Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM phần điện học Vật lý 11, 12

1. SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN MỘT SỐ CHỦĐỀ DẠY HỌC STEM PHẦN ĐIỆN HỌC VẬT LÝ 11, 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG BỘ MÔN: VẬT LÝ https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

2. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT LÊ VIẾT THUẬT =====*===== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN MỘT SỐ CHỦĐỀ DẠY HỌC STEM PHẦN ĐIỆN HỌC VẬT LÝ 11, 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Họvà tên giáo viên: Đậu Thị Thúy Hằng Bộ môn : Vật lý - Tổ Tự nhiên Đơn vị công tác : Trường THPT Lê Viết Thuật, TP Vinh, Tỉnh Nghệ An Sốđiện thoại : 0989 832 663 Năm học: 2019-2020 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

3. PHẦN MỞĐẦU 1.Lý do chọn đề tài Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 đang làm thay đổi căn bản nền sản xuất của thế giới, tạo ra những cơ hội rất lớn nhưng cũng đặt ra những thách thức không nhỏ cho mỗi quốc gia. Điều này đặt ra cho ngành Giáo dục và Đào tạo (GD-ĐT) một sứ mệnh to lớn là chuẩn bị nguồn nhân lực chất lượng cao để đáp ứng yêu cầu phát triển đất nước. Để thực hiện được nhiệm vụ này, GD-ĐT rất cần thiết phải đưa giáo dục STEM vào nhà trường, bởi những ưu thế của giáo dục STEM trong dạy học, góp phần tích cực trong việc đổi mới phương pháp dạy học theo chương trình giáo dục phổ thông (GDPT) mới, thực sự giúp HS hướng đến thế giới công nghệ 4.0 và các lợi thế khác, đáp ứng được mục tiêu đào tạo con người có năng lực trong cuộc sống tương lai, phù hợp nhu cầu nhân lực lao động trong thời đại công nghệ 4.0 đang diễn ra mạnh mẽ trên thế giới. Giáo dục STEM một mặt thực hiện đầy đủmục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình GDPT mới, mặt khác nhằm phát triển các năng lực cốt lõi cho hpcj sinh (HS), phát triển các năng lực đặc thù của môn học thuộc về STEM và định hướng nghề nghiệp cho HS. Để đón đầu chương trình GDPT mới, nhiều địa phương và trường học đã đi trước một bước trong việc triển khai giáo dục STEM. Trong quá trình triển khai dạy học các môn học STEM, một trong những yêu cầu đối với giáo viên (GV) là phải biết cách tổ chức, thiết kế các hoạt động STEM một cách sáng tạo có hiệu quả, phù hợp với điều kiện dạy học. Tuy nhiên hiện nay qua khảo sát chúng tôi nhận thấy việc triển khai dạy học STEM ở các trường THPT còn nhiều hạn chế, bên cạnh đó, một số GV vẫn chưa có nhận thức đầy đủ về bản chất dạy học STEM cũng như cách thiết kế hoạt động, tổ chức, thực hiện dạy học STEM như thế nào cho có hiệu quả trong môn học. Hơn nữa, hiện nay trên các trang mạng điện tử, tài liệu sách vở, các tạp chí GD đã cung cấp rất nhiều các vấn đề chung về giáo dục STEM nhưng các tài liệu hướng dẫn cụ thể việc tổ chức dạy học các môn học theo định hướng STEM trong trường PT còn chưa nhiều.Vì vậy nghiên cứu sâu về dạy học STEM, đề xuất cách thức thiết kế và tổ chức cho HS học tập hiệu quả các môn học STEM nói chung, Vật lý nói riêng như thế nào là một hướng nghiên cứu mới cập nhật, cần thiết trong bối cảnh nền GD-ĐT Việt Nam đang đổi mới căn bản và toàn diện. Vật lí với đặc thù là bộ môn khoa học thực nghiệm có tính công nghệ và kỹ thuật rất cao, có nhiều kiến thức liên quan đến thực tiễn, thực hành cùng với nền tảng để học Vật lý là Toán học nên rất thuận lợi trong việc triển khai dạy học theo phương thức STEM bằng các hình thức tăng cường các hoạt động nghiên cứu, trải nghiệm sáng tạo, câu lạc bộ.... Qua đó giúp HS hiểu được các ứng dụng khoa học kỹ thuật, chế tạo các sản phẩm áp dụng vào đời sống thực tiễn, đồng thời giúp HS không những hiểu sâu sắc các kiến thức Vật lí, từ đótạo động lực, lòng đam mê, yêu thích bộ môn. Nói tóm lại, dạy học Vật lý theo 1 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

4. phương thức STEM là một hướng giáo dục phù hợp giúp HS phát triển đầy đủ các năng lực đặc thù và năng lực cốt lõi theo mục tiêu của chương trình GDPT mới. Qua quá trình nghiên cứu và giảng dạy bộ môn Vật lí ở THPT chúng tôi thấy có thể khai thác, thiết kế và thực hiện được nhiều chủ đề dạy học STEM ở tất cả các phân môn cơ, nhiệt, điện, quang và một số phần khác của bộ môn Vật lý. Trong thực tiễn, các loại máy móc, đồ dùng quen thuộc, gần gũiphục vụ trong đờisốngđa phầnlà những sản phẩm được ứng dụng từ điện học nên khai thác các chủ đề dạy học STEM phần điện học trong chương trình Vật lý phổ thông sẽ kích thích được sự hứng thú, tích cực củaHS trong quá trình dạy học. Với những lí do trênnhằmnâng cao hiệu quảvà chất lượngdạy học, chúng tôi đãnghiên cứuđề tài“Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM phần điện học Vật lý 11, 12 Trung học phổ thông”. Hy vọng đề tài sẽ góp một phần nhỏ, là nguồn tài liệu có ích giúp các thầy cô và các bạn đọc tham khảo và vận dụng vào quá trình dạy học môn Vật lý theo định hướng STEM ở các trường phổ thông. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: HS lớp 11,12 trường THPT Lê Viết Thuật. Quá trình dạy học Vật lý ở trường phổ thông. - Phạm vi nghiên cứu:Các chủ đề dạy học STEM phần điện học thuộc chương trình Vật lý 11,12 THPT.Tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Lê Viết Thuật TP Vinh. - Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 9/2018 đến tháng 2/2020. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Phân tích cơ sở lý luận và thực tiễn của giáo dục STEM trong trường phổ thông. - Điều tra, phân tích thực trạng dạy học Vật lý theo định hướng STEM ở một số trường THPT trên địa bàn thành phố Vinh. Trên cơ sở đó phân tích các nguyên nhân, khó khăn để đề xuất hướng giải quyết của đề tài. - Đề xuất giải pháp thực hiện đề tài nghiên cứu: Xây dựng các chủ đề dạy học STEM phần điện học Vật lý 11,12và tiến hành thực nghiệm tổ chức dạy học một số chủ đề tại trường THPT Lê Viết Thuật. - Trên cơ sở các chủ đềđã thực nghiệm, lựa chọn và giới thiệu cách tổ chức hoạt động cụ thể một số chủ đề dạy học STEM phần điện học Vật lý 11,12 theo các phương pháp, hình thức dạy tích cực nhằm định hướng phát triển các năng lực HS. 2 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

5. 4. Đóng góp mới của đề tài - Điều tra được thực trạng dạy học Vật lý theo định hướng STEM ở một số trường THPT trên TP Vinh, phân tích các nguyên nhân, khó khăn, đưa ra hướng khắc phục, giải pháp để nâng cao chấtlượng dạy học các môn học STEM, áp dụng thực nghiệm có hiệu quả tại trường THPT Lê Viết Thuật. - Xây dựng hệ thống các chủ đề dạy học STEM phần điện học phục vụ giảng dạy một số bài học trong chương trình SGK Vật lý 11,12 nhằm phát triển năng lực cho HS. - Tổ chức dạy học một số chủ đề STEM phần điện học Vật lý 11, 12 tại trường phổ thôngphù hợp với điều kiện dạy học của nhà trường và thu được những kết quả thiết thựcnhằm nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Vật lý và các môn học STEM, đưa giáo dục STEM vào trường học, góp phần vào phong trào thi đua đổi mới sáng tạo trong dạy học đáp ứng với yêu cầu chương trình GDPT tổng thể. 3 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

6. PHẦN NỘI DUNG 1. Cơ sở lý luận về giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông đáp ứng với chương trình GDPT mới 1.1. Khái niệm về giáo dục STEM STEM là viết tắt của từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học). Giáo dục STEM về bản chất được hiểu trang bịcho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Các kiến thức và kĩ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu về nguyên lí mà còn có thể thực hành và tạo ra các sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Đối với giáo dục STEM, các kiến thức khoa học, toán học, công nghệ và kĩ thuật không chỉđược dạy học theo hướng trang bị kiến thức thông thường mà được vận dụng nhằm giải quyết các tình huống thực tiễn trong cuộc sống. Việc làm này đem lại hai tác dụng lớn. Một là giúp cho trải nghiệm học tập của HS trở nên thú vịhơn, tạo động lực thúc đẩy các em hứng thú với việc học tập và nghiên cứu khoa học, công nghệ ngay từ nhỏ. Hai là gắn kết nhà trường với địa phương, cộng đồng cũng như các tổ chức thông qua những vấn đề mang tính toàn cầu (ô nhiễm không khí, hiệu ứng nhà kính…). Sự gắn kết đa dạng các thành phần giáo dục, tạo thành một hệ sinh thái giáo dục, sẽ là một trong những chìa khóa giúp nuôi dưỡng và đào tạo những thế hệ công dân toàn cầu có kiến thức và kỹnăng, đặc biệt là tư duy sáng tạo trong thời đại mới. Như vậy giáo dục STEM là một phạm trù rộng và liên quan đến nhiều lĩnh vực với hai đặc điểm nổi bật là tính tích hợp liên môn và hoạt động thực hành gắn với lí thuyết. Với giáo dục STEM, HS có thể học để lập trình điều khiển, chế tạo robot nhưng cũng có thểđơn giản là chế tạo ra những sản phẩm phục vụđời sống. Qua đó cho thấy việc dạy và học STEM không nhất thiết cần điều kiện cơ sở vật chất, công nghệ hiện đại mà hoàn toàn tùy thuộc vào ý tưởng triển khai bài dạy của GV. 1.2. Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học Chủ đề STEM là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn kiến thức, kỹ năng của các môn khoa học trong chương trình phổ thông. Trong quá trình dạy học, GV tổ chức cho HS làm việc nhóm, sử dụng công nghệ truyền thống và hiện đại, công cụ toán học để tạo ra những sản phẩm có tính ứng dụng thực tiễn, phát triển kỹ năng và tư duy HS. Chủ đề STEM cần đảm bảo các tiêu chí: giải quyết vấnđề thực tiễn, kiến thức trong chủ đề thuộc lĩnh vực STEM, định hướng hoạt động thực hành, làm việc nhóm. 4 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

7. Có thể phân loại các chủ đề dạy học STEM dựa vào các tiêu chí sau. Dựa vào phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM, người ta chia chủ đề STEM thành hai loại: Chủ đề STEM cơ bảnđược xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán trong chương trình giáo dục phổ thông. Các sản phẩm chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung sách giáo khoa (SGK) và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương trìnhgiáo dục phổ thông. Chủ đề STEM mở rộngcó những kiến thức nằm ngoài chương trình giáo dục phổ thông và SGK. Những kiến thức đó HS phải tự tìm hiểu và nghiên cứu từ tài liệu chuyên ngành. Sản phẩm STEM loại hình này có độ phức tạp cao hơn. Dựa vào mục đích dạy học, ta có thế chia chủ đề STEM thành hai loại chính: Chủ đề STEM dạy học kiến thức mớiđược xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức của nhiều môn học khác nhau mà HS chưa được học hoặc được học một phần, HS sẽ vừa giải quyết được vấn đề và vừa lĩnh hội tri thức mới. Chủ đề STEM dạy học và vận dụngđược xây dựng trên cơ sở những kiến thức HS đã được học. Chủ đề STEM dạng này bồi dưỡng cho HS năng lực vận dụng lý thuyết vào thực tiễn. Kiến thức lý thuyết được củng cố và khắc sâu. 1.3. Quy trình xây dựng chủ đề bài học STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn… để lựa chọn chủ đề bài học. Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Sau khi lựa chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho HS thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó HS phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã lựa chọn hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết để xây dựng bài học. Bước 3: Xây dựng tiêu chícủa thiết bị và giải pháp giảiquyết vấn đề Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết (sản phẩm cần chế tạo) cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp, sản phẩm. Các tiêu chí này phải hướng tới việc định hướng quá trình học tập và vận dụng kiến thức nền của HS chứ không nên tập trung đánh giá sản phẩm vật chất. Bước 4: Thiết kế tiến trình tố chức hoạt động Tiến trình tổ chức hoạt động học được thiết kế theo các phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực với 5 hoạt động học. Mỗi hoạt động được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành. Các hoạt động này có thể được tổ chức cả trong và ngoàilớp học (ở trường, ở nhà vàcộng đồng). 5 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

8. 1.4. Tiến trình tổ chức dạy học STEM trong trường Trung học Mỗi bài học STEM thường được tổ chức theo 5 hoạt động như sau: Hoạt động 1: Xác định vấn đề Trong hoạt động này, GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó HSphải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi HS phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là "tính mới" của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với HS; đồngthời, tiêu chí đó buộc HSphải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm. Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, HS thực hiện hoạt động học tích cực, tự lựcdưới sự hướng dẫn của GV. HS phải tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành. Kết quả là, khi HS hoàn thành bản thiết kế thì đồng thờicũng đã học được kiến thức mới theo chương trình môn học tương ứng. Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Trong hoạt động này, HSđược tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có); đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề. Dưới sự trao đổi, góp ý của các bạn, GV và HS tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá HS tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá. Trong quá trình này, HS cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi và tối ưu (theo nhận thức của HS). Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Trong hoạt động này, HSđược tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện. 2. Cở sở thực tiễn của dạy học Vật lý theo định hướng STEM ở một số trường PT 2.1.Thực trạng tổ chức dạy học môn Vật lý theo định hướng STEMở một số trường THPT trên địa bàn TP Vinh. Từnăm học 2014-2015, giáo dục STEM đã được Bộ GD-ĐT đưa vào một sốvăn bản hướng dẫn khuyến khích triển khai ởcác nhà trường, đặc biệt sau khi Thủtướng ban hành Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 về việc tăng cường 6 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

9. năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, Bộ GD-ĐTđã triển khai thí điểm và đến nay giáo dục STEM đã được triển khai đồng loạt trên phạm vi toàn quốc. Riêng ở tỉnh ta, giáo dục STEM đã được SởGD&ĐTđưa vào hướng dẫn nhiệm vụnăm học ở bậc học Tiểu học và Trung học từnăm học 2017 - 2018. Tuy nhiên, trước năm 2014 không phải là trong GDPT của Việt Nam hoàn toàn không có giáo dục STEM. Thực chất, giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhấn mạnh đến thực hành trải nghiệm sáng tạo của HS nhằm giải quyết các vấn đềliên quan đến cuộc sống thông qua dạy học tích hợp liên môn. Trước đó Bộ GD-ĐT đã triển khai các phong trào, các cuộc thi trong trường phổ thông theo hướng này, điển hình như cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học, cuộc thi vận dụng kiến thức liên môn vào giải quyết những vấn đề thực tiễn… Từ những chương trình thí điểm này, những phong trào, cuộc thi bước đầu đã có sự lan tỏa, tác động tích cực, làm chuyển biến trong dạy học tại các trường trên địa bàn thành phố Vinh nói riêng, tỉnh Nghệ An nói chung. Từ đó, HS được thực hành, trải nghiệm nhiều hơn, học tập gắn với cuộc sống hơn. Tuy nhiên, các phong trào vẫn chỉ dừng lại ở hình thức các cuộc thi, thu hút được một lượng nhỏ GV, HS tham gia, chưa trở thành hoạt động thường xuyên, phổ biến của GV và HS. Hiện nay, tại thành phố Vinh, với nhiều lợi thế riêng, việc giáo dục STEM đã và đang được nhiều trường tiểu học và trung học cơ sởđưa vào chương trình hoạt động chính khóa của Nhà trường.Từ năm học 2018 –2019, các trường THPT tại thành phố Vinh, như Trường THPT chuyên Phan Bội Châu, THPT Hà Huy Tậpđã thành lập các câu lạc bộ STEM. Phương thức triển khai của các trường chủ yếu đó là xã hội hóa. Nhà trường phối hợp cùng một số trung tâm để đưa giáo dục STEM vào trường học. …, xây dựng nhiều chuyên đề dạy học STEM, bước đầu đưa vào giảng dạy có hiệu quả ở các môn học. Thực tế triển khai cho thấy, giáo dục STEM được tổ chức trong nhà trường thường tập trung qua các hình thức: dạy học tích hợp theo định hướng giáo dục STEM, sinh hoạt câu lạc bộ STEM, các cuộc thi, các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, phối hợp tổ chức các hoạt động STEM giữa nhà trường và các cơ sở dạy nghề, ngày hội STEM…. Qua đây cho thấy, giáo dục STEM đã có được những kết quảbước đầu, tạo tiền đề thuận lợi cho bước triển khai tiếp theo mang tính đại trà và hiệu quả khi thời gian thực hiện chương trình GDPT mới chỉcòn không đầy một năm nữa.Tuy nhiên, theo điều tra ở một sốtrường phổ thông trên thành phố Vinh, thực tế triển khai vẫn còn gặp nhiều khó khăn, bất cập. 7 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

10. Để tiến hành tìm hiểu về thực trạng dạy học STEM trong dạy học Vật lý ở trường THPT tôi đã tiến hành khảo sát bằng phiếu điều tra đối với GV và HS với mục đích thu thập thông tin, phân tích khó khăn, thuận lợi của thực trạng dạy học STEM môn Vật lý ở trường phổ thông. Nội dung khảo sát: Tìm hiểu nhận thức, hiểu biết, quá trình tổ chức dạy học STEM môn Vật lý các GV ở các trường THPT. Đối tượng khảo sát: 30 GV dạy các bộ môn KHTN và Toán, Công nghệ ở 3 trường THPT trong TP Vinh: Trường THPT Huỳnh Thúc Kháng, THPT Hà Huy Tập, THPT Lê Viết Thuật và 120 HS trườngTHPT Lê Viết Thuật. Thời gian khảo sát: Từ tháng 9/2018 đến tháng 11/2019. Phiếu khảo sát GV và HS (có trong Phụ lục kèm theo). Sau khi thu thập, phân tích, tổng hợp qua các phiếu điều tra, kết quả cho thấy như sau: 1.1.Hiểu biết của GV trong dạy học STEM Biểu đồ 1. Thống kê về hiểu biết của GV trong dạy học định hướng STEM không biết đến 14% Đầy đủ 35% Sơ sài 51% Hình 1. Biểu đồ thống kê sự hiểu biết, nhận thức của GV về dạy học theo định hướng STEM 8 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

11. 1.2.Mức độ cần thiết dạy học Vật lý theo định hướng giáo dục STEM Biểu đồ 2. Thống kê mức độ cần thiết dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM Không cần thiết 7% Ít cần thiết 11% Rất cần thiết 55% Cần thiết 27% Hình 2.Biểu đồ thống kê sự cần thiết dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM 1.3.Mức độthường xuyên đưa STEM và dạy học Vật lý Biểu đồ 3. Thống kê về mức độ thường xuyên đưa STEM vào dạy học Vật lý Rất thường xuyên 33% Chưa bao giờ 23% Ít thường xuyên 2% Thường xuyên 42% Hình 3. Biểu đồ thống kê về mức độthường xuyên đưa STEM vào dạy học Vật lý 9 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

12. 1.4. Thống kê sự hứng thú của HS khi tham gia hoạt động STEM Biểu đồ 4. Thống kê sự hứng thú tham gia hoạt động STEM của HS Bình thường Rất thích Thích Không thích 3% 5% 20% 72% Hình 4.Biểu đồ thống kê về sự hứng thú tham gia hoạt động STEM của HS 1.5. Thống kê sốHS được học Vật lý theo định hướng giáo dục STEM 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Thường xuyên Chưa bao giờ Thỉnh thoảng Mới 1 lần Hình 5. Biểu đồ thống kê sốlượng HS đã được học các chủđề môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM Như vậy thông qua khảo sát GV và HS chúng tôi nhận thấy nhìn chung các GV đều thấy được tầm quan trọng và sự cần thiết của dạy học môn Vật lý 10 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

13. theo định hướng STEM, tuy nhiên vấn đề vẫn là triển khai, tổ chức dạy học theo định hướng STEM như thế nào cho hiệu quả và phù hợp với điều kiện dạy học ở trường phổ thông. Mặc dù một sốGV đã thực hiện, nhưng vẫn còn lúng túng, hạn chế. Nhiều GV cho biết, trong dạy học Vật lý chỉ tập trung truyền thụ kiến thức mà chưa chú trọng, chủđộng trang bị cho HS kiến thức môn Vật lý cũng như các môn KHTN, Công nghệ và Toán theo định hướng STEM. Đối với các em HS, việc đưa STEM vào dạy học là rất cần thiết bởi những hiệu quả mà nó mang lại trong giáo dục là to lớn. Một mặt thực hiện được những mục tiêu của GDPT đó là phát triển các năng lực cốt lõi của HS và năng lực đặc thù của môn học, mặt khác nó tác động tích cực đến thái độ, tâm lý người dạy bởi sự hứng thú, niềm đam mê, yêu thích khoa học của các em. 2.2. Nguyên nhân và khó khăn của thực trạng dạy học Vật lý ởtrường THPT theo định hướng STEM Mặc dù việc tiếp cận chương trình GDPT mới đã tạo điều kiện thuận lợi hơn để có thể triển khai giáo dục STEM, tuy nhiên với khung chương trình hiện hành, GV vẫn còn gặp khó khăn trong việc tổ chức các nội dung, chủđề sao cho vừa đảm bảo được yêu cầu của khung chương trình vừa phải phát huy tính sáng tạo của HS. Vì vậy khi triển khai chương trình GDPT mới cần phải có hướng dẫn về những chủđềSTEM trong các môn, lĩnh vực học tập để tạo thuận lợi cho GV tổ chức dạy học. Tâm lý ngại tìm hiểu, ngại sáng tạo cùng với trình độGV chưa đáp ứng được yêu cầu. Phần lớn GV chưa có nhận thức đầy đủ về giáo dục STEM và có những hướng suy nghĩ giáo dục STEM cao xa, khó thực hiện. GV THPT được đào tạo đơn môn, do đó gặp khó khăn khi triển khai dạy học theo hướng liên ngành như giáo dục STEM. Bên cạnh đó, GV còn ngại học hỏi, ngại chia sẻ với đồng nghiệp, nên chưa có sự phối hợp tốt giữa GV các bộ môn trong dạy học STEM. Hình thức kiểm tra, đánh giá hiện nay vẫn còn là rào cản. Môn Công nghệ và Tin học là hai môn thành tố của giáo dục STEM nhưng vẫn chưa có vị trí chỗ đứng đúng nghĩa. Hơn nữa việc kiểm tra, đánh giá hiện nay ởtrường phổ thông cụ thể là kì thi trung học phổ thông quốc gia được tổ chức theo hình thức làm bài thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kĩ năng, trong khi kiểm tra, đánh giá theo mô hình giáo dục STEM là đánh giá thông qua sản phẩm, đánh giá quá trình. Vì vậy trên thực tế, việc triển khai giáo dục STEM vẫn phải hạn chếở các lớp cuối cấp để dành thời gian cho em ôn thi. Còn các khối lớp khác không nặng nề về thi cử thì đảm bảo học để thi hết kì cho nên việc học theo sách giáo khoa (SGK), luyện giải bài tập vẫn là một hoạt động chính của HS. GV chỉ dành một phần thời gian cho hoạt động STEM (ngoại khóa, hoạt động ngoài giờ lên lớp hoặc một số tiết tự chọn) là chủ yếu. Điều kiện cơ sở vật chất chưa đáp ứng được yêu cầu đềra. Sĩ số mỗi lớp học quá đông cũng gây khó khăn cho tổ chức hoạt động, cản trở việc đổi mới 11 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

14. phương pháp dạy học của GV, việc chưa có phòng học STEM riêng, trong khi phòng thực hành bộmôn chưa phù hợp để HS có không gian hoạt động, làm việc nhóm, nghiên cứu, thí nghiệm cũng là một khó khăn. Trên cơ sở phân tích các nguyên nhân, khó khăn đã đề cập ở trên, chúng tôi thấy muốn tổ chức dạy học STEM có hiệu quả, thành công việc đầu tiên GV phải dành nhiều thời gian đọc, nghiên cứu, tìm hiểu về các tài liệu chuyên sâu STEM. Từđó, căn cứvào điều kiều kiện dạy học cụ thểở mỗi nhà trường thực hiện các hoạt động chuyên môn: trao đổi ý kiến với đồng nghiệp, thống nhất xây dựng các chủđề STEM của mỗi phân môn, tổ chức các hoạt động dạy học phù hợp. Không nhất thiết đặt nặng vấn đề tạo ra các sản phẩm STEM phức tạp, có tính kĩ thuật cao mà điều quan trọng trong dạy học là tạo cho HS một thói quen thường xuyên ứng dụng các kiến thức lý thuyết, các nguyên lý đã học vào thực tiễn để quá trình học là một quá trình kiến tạo, phát triển năng lực. Sau khi học được mỗi chủđềSTEM các em đạt được những phẩm chất, năng lực mà GV đã đề ra. Trong quá trình dạy học nên khuyến khích các em sử dụng các nguồn nguyên vật liệu sẵn có, quen thuộc, rẻ tiền, có thể tận dụng những phế phẩm để tạo ra những sản phẩm thân thiện với môi trường, giáo dục ý thức trách nhiệm các em với cộng đồng, môi trường tự nhiên. Các sản phẩm STEM có thể không mới đối với nhân loại nhưng lại có tính mới đối với HS nên kích thích được sự tò mò, hứng thú trong quá trình học của HS. Nhìn nhận vấn đềnhư vậy GV có thể dễ dàng, thoải mái hơn trong tiếp cận dạy học các bộ môn KHTN theo phương thức STEM. Trong đề tài này, với mục đích đưa giáo dục STEM vào trường học để nâng cao chất lượng dạy học bộ môn, chúng tôi xin trình bày giải pháp thực hiện dưới đây. 3. Xây dựng một số chủđề dạy học theo định hướng STEM phần điện học Vật lý 11,12 THPT 3.1. Phân tích đặc điểm nội dung phần điện học Vật lý 11,12 chương trình THPT dưới góc độ STEM Phần điện học của chương trình Vật lý THPT bắt đầu từ việc cung cấp cho HS những kiến thức cơ bản đó là nguyên nhân xuất hiện dòng điện - Điện tích - Điện trường đến những khái niệm về sự hình thành dòng điện không đổi, nguồn điện, điện năng tiêu thụ, công suất điện, các loại định luật Ôm …. Sự xuất hiện của từtrường xung quanh dòng điện và lý thuyết tạo ra dòng điện xoay chiều đến sự vận dụng các định luật vềđiện từ, đặc biệt là cảm ứng điện từ vào việc sản xuất máy phát điện, động cơ điện, truyền tải và sử dụng điện năng. Nói chung phần lớn các kiến thức của phân môn điện học chương trình Vật lý 11,12 THPT hiện hành rất gần gũi và có nhiều ứng dụng trong đời sống và kỹ thuật. Đây là một điểm rất thuận lợi để triển khai dạy học theo định hướng STEM. Trong đề tài này, chúng tôi chủ yếu tập trung đi sâu nghiên cứu vào hai chương“Dòng điện không đổi” Vật lý 11 và chương “ Dòng điện xoay chiều “ Vật lý 12 vì lượng kiến thức trọng tâm của phần điện học tập trung tại đây, 12 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

15. chiếm thời lượng lớn trong dạy học. Đồng thời trong cấu trúc đề thi THPT Quốc Gia những năm gần đây tổng số câu hỏi của 2 chương này chiếm sốlượng nhiều nhất trong cấu trúc đề thi, có trung bình từ8 câu đến 9 câu tức là đến 20% - 22,5%. Nên nếu HS được tiếp cận những kiến thức này bằng những phương pháp dạy học tích cực và gắn liền với thực tiễn như dạy học STEM sẽ giúp HS hiểu sâu sắc hơn lý thuyết cũng như vận dụng nó để giải quyết những vấn đề hay và khó liên quan kỹ thuật mà những phương pháp dạy học truyền thống khó có thểđem lại hiệu quả cao. Chương “Dòng điện không đổi” là chương II trong chương trình Vật lí 11. Chương này gồm 14 tiết, là chương nối tiếp kiến thức chương “Điện tích – Điện trường”, đồng thời là nền tảng để nghiên cứu các phần điện học khác trong chương trình Vật lí phổthông như: dòng điện trong các môi trường, từtrường, dòng điện xoay chiều. Phân tích nội dung kiến thức chương “Dòng điện không đổi” theo quan điểm STEM cho thấy dòng điện một chiều có thểdùng để thắp sáng, các nguồn điện một chiều cũng được sử dụng rộng rãi. Trong các trường hợp dùng đến dòng điện không đổi ở hiệu điện thế nhỏ, nguồn điện đóng vai trò quan trọng, chẳng hạn đèn pin cầm tay, radio, điều khiển ti vi… .Nguồn điện có thể tạo ra bằng nhiều cách như dùng pin điện hóa, thực phẩm xanh, từUSB…, thắp sáng hệ thống đèn chiếu sáng, đèn tín hiệu. Điện năng có thể dễ dàng chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác. Đó là một đặc tính có tầm quan trọng đặc biệt, nhờđó năng lượng điện được sử dụng rộng rãi trong đời sống và kỹ thuật. GV có thể tổ chức cho HS khai thác các chủđề STEM từđây. Các mạch điện dùng trong thực tếlà tương đối phức tạp, hầu hết các thiết bịđiện đều có sự chuyển hóa năng lượng điện thành nhiều dạng năng lượng khác nhau. Kiến thức vềđịnh luật Ôm cho mạch kín và cho các loại đoạn mạch giúp ta tính chính xác khi thiết kế và lắp ráp mạch điện. Việc sử dụng các nguồn điện thích hợp và mắc chúng thành bộ một cách hợp lí sẽnâng cao được hiệu suất sử dụng. Theo chương trình SGK Vật lý 12 hiện hành thì nội dung kiến thức phần dòng điện xoay chiều xét ởchương III, đó là những kiến thức cơ bản mang tính chất trọng tâm của chương trình Vật lý 12 chiếm thời lượng 15 tiết học. Nhìn chung có thể chia thành hai mảng chính của chương này. Mảng thứ nhất từ bài 12 đến 19, coi dòng điện biến thiên điều hòa cùng tần sốgóc như điện áp đặt vào đoạn mạch, điện tích hai đầu tụđiện. Những kiến thức này là nền tảng lý thuyết đểứng dụng vào ngành KHKT. Mảng thứ hai từbài 20 đến bài 23, có kiến thức cơ bản là sự vận dụng các định luật vềđiện từ, đặc biệt là cảm ứng điện từ vào việc sản xuất, truyền tải và sử dụng điện năng. Những kiến thức đề cập ở chương này có tầm quan trọng rất lớn về thực tiễn vì đó là những ứng dụng phổ biến của hiện tượng điện trong cuộc sống hiện nay. Hầu hết các thiết bị, sản phẩm liên quan đến nguyên lý của điện học đều xuất phát từđây, ví dụnhư chế tạo các loại máy phát điện, các sản phẩm máy biến áp, các đồ dùng gia dụng về điện…. Vì vậy nếu xây dựng được một số chủđề dạy học STEM ở phần này 13 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

16. nhằm định hướng tư duy một cách tích cực thì sẽ có tác dụng tốt trong việc phát triển các năng lực cốt lõi và năng lực đặc thù của môn học. 3.2. Đề xuất một số chủđề dạy học STEM phần điện học Vật lý 11,12 THPT Dựa vàonhu cầu thực tiễn của cuộc sống mà HS cần khám phá, kết hợp với nội dung kiến thức chương trình SGK Vật lý 11,12 phần điện học, GV có thể xây dựng được rất nhiều chủđề dạy học STEM. Tuy nhiên khi lựa chọn, xây dựng và thực hiện các chủđề STEM này thì GV cần lưu ý không nên đểảnh hưởng đến thời lượng dạy học của bộ môn, xáo trộn nhiều kiến thức trong chương trình dạy học. Sau khi học xong chủđề STEM, HS phải nắm được các chuẩn kiến thức, kĩ năng được quy định trong chương trình THPT, các chủđề STEM khai thác phù hợp với điều kiện thực tiễn dạy học của nhà trường, trình độ của HS. Trên cơ sởđó, chúng tôiđề xuất một số chủđề STEM phần điện học Vật lý 11,12 mà theo chúng tôi là phù hợp trong quá trình dạy học tại trường phổ thông. 3.2.1. Đề xuất xây dựng một số chủđềSTEM cơ bản chương 2 “Dòng điện không đổi” Vật lý 11, chương 3 “ Dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 Trong quá trình triển khai, chúng tôi đã đề xuất 10 chủđềnhư sau: TT Chủđề thực tiễn Kiến thức, kỹnăng môn Vật lý có liên quan 1 Pin điện hóa sáng tạo Bài 7. Dòng điện không đổi. Nguồn điện – Vật lý 11 2 Đèn ngủ từ cổng sạc điện thoại, loa đài Bài 18: Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điốt bán dẫn và đặc tính khuếch đại của Tranzio – Vật lý 11, Bài 16 Truyền tải điện năng, máy biến áp – Vật lý 12 3 Máy bắt muỗi sáng tạo Bài 9- Vật lý 11 4 Các hệ thống điều khiển bằng dòng điện với nguồn pin Từbài 7 đến bài 10 chương 2 - Vật lý 11 Máy hạ áp AC 220V xuống DC 12V không dùng biến áp Bài 18. Khảo sát đặc tính chỉnh lưu của điốt bán dẫn- Vật lý 11, Bài 6. Tụđiện 5 6 Chế tạo mạch tụ khuếch đại điện áp Bài 6. Tụđiện - Vật lý 11 Bài 8. Năng lượng điện trường 7 Chế tạo các mạch điều khiển Từbài 11 đến bài 15 – Vật lý11 14 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

17. Máy biến áp và ứng dụng của máy biến áp Bài 16. Truyền tải điện năng, máy biến áp - Vật lý 12 7 7 Hệ thống truyền tải điện năng Bài 16. Truyền tải điện năng, máy biến áp – Vật lý 12 Bài 17. Máy phát điện xoay chiều – Vật lý 12 8 Máy phát điện xoay chiều 10 Động cơ điện và các ứng dụng của động cơ điện trong đời sống Bài 18. Động cơ không đồng bộ ba pha – Vật lý 12 Với các chủ đề STEM cơ bản được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán trong chương trình giáo dục phổ thông. Các sản phẩm chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung SGK và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trongchương trình GDPT. 3.2.2. Đề xuất xây dựng một số chủđề STEM mở rộng phần điện học Vật lý 11, 12 THPT Chủ đề STEM mở rộng có những kiến thức nằm ngoàichương trình GDPT và SGK. Những kiến thức đóGV hướng dẫn để HStự tìm hiểu và nghiên cứu từ tài liệu chuyên ngành. Sản phẩm STEM loại hình này có độ phức tạp cao hơn. Ở nội dung này, chúng tôi đã triển khai 5 chủ đề như sau: TT Chủđề thực tiễn Kiến thức, kỹnăng Vật lý liên quan Định luật Ôm cho đoạn mạch chỉ chứa R. Dòng điện trong chất bán dẫn, Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. 1 Các thiết bị cảnh báo, bảo vệ, điều khiển bằng điện Chế tạo các thiết bịdùng pin năng lượng mặt Trời: ô tô đồchơi năng lượng mặt trời, bếp năng lượng mặt trời Đèn cảm ứng tựđộng mở, tắt 2 3 Công nghệ cảm ứng chuyển động. Mạch điện một chiều mắc song song, định luật Ôm cho toàn mạch, chuyển hóa năng lượng Dòng điện Fu-cô, định luật Len- xơ, lực từ, từtrường. 4 Xe ô tô điều khiển bằng công tắc đảo chiều 5 Phanh điện từ - an toàn giao thông Tùy theo mục đích xây dựng chủ đề, GV có thể sử dụng chủ đề STEM cơ bản để xây dựng kiến thức mới, điều này có nghĩa là HS muốn hoàn thành 15 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

18. nhiệm vụ học tập thì phải tự chiếm lĩnh các kiến thức có liên quan. Hoặc có thể sử dụng các chủ đề STEM cơ bản và chủ đề STEM mở rộng để vận dụng, rèn luyện các kiến thức, kĩ năng sau một chủ đề hoặc một chương học. Sau khi giải quyết vấn đề học tập, HS sẽ có những kiến thức sâu sắc hơn, nhớ được lâu hơn và áp dụng đượcnhiều hơnvào thực tiễn cuộc sống. 4.Tổ chức dạy học một số chủ đề STEM phần điện học Vật lý 11, 12 THPT Trong 15 chủ đề mà chúng tôi đã đề xuấtđể dạy học một số bài họcVật lý thuộc chương trình THPT hiện hànhtheo phương thức STEMnhư đã giới thiệu trên đây, trong quá trình tổ chức dạy học, chúng tôi đã tổ chức cho HS thực hiện thông qua nhiều hình thức như lồng ghép dạy học chủ đề STEM vào một số tiết học trên lớp, dạy học dự án, các hoạt động trải nghiệm như: tổ chức câu lạc bộ Vật lý,hoạt độngngoại khóa, giao nhiệm vụ về nhà cho HSdưới sự hướng dẫn của GV. Trong SKKN này chúng tôi lựa chọngiới thiệu và xin được trình bày cụ thể quá trình tổ chứcdạy học 4 chủ đề STEM với các hình thức dạy học như đã nói trên như sau. 4.1. Tổ chức dạy học chủ đề STEM “Pin điện hóa sáng tạo” Chủ đề pin điện hóa là một trong những chủ đề STEM điển hình được giới thiệu trên nhiều tài liệu tập huấn, tạp chí, thường được tổ chức dạy học dưới hình thức dạy học dự án theo định hướng STEM trong thời gian 02 tiết trên lớp và 1 tuần làm việc ở nhà. Căn cứ vào điều kiện dạy học của nhà trường, nội dung kiến thức bài học chúng tôi mạnh dạn thiết kế, tổ chức dạy họclạichủ đề STEM “Pin điện hóasáng tạo” lồng ghép trong một tiết học khi dạy học bài 7- Dòng điện không đổi –Vật lý 11 (tiểu mục 1. Pin điện hóa thuộc mục V. Pin và Acquy thuộc tiết 2- bài 7- Dòng điện không đổi –trong PPCT Vật lý 11). Để thực hiện được điều này, sau khi HS đã học xong tiết 1 (hết phần IV- bài 7 SGK Vật lý 11) GV giao nhiệm vụ về nhà cho HS tìm hiểu các kiến thức về các nguồn điện một chiều như pin và acquy gồm các nội dung: cấu tạo, nguyên lý hoạt động, công dụng. Ở tiết 2, GV dành thời gian 45 phút trên lớp để HS thực hiện chủ đề STEM “Pin điện hóa sáng tạo”. 4.1.1. Lí do chọn chủ đề Pin điện hóa là nguồn điện gần gũi trong đời sống hằng ngày, cung cấp năng lượng cho nhiều thiết bị, dụng cụ quen thuộcnhư đồng hồ, điều khiển ti vi, đèn pin…. Về nguyên lý cấu tạo của pin điện hóa, HS đã được học trong SGK (hai cực có bản chất khác nhau ngâm trong dung dịch điện phân). Vấn đề đặt ra là, ngoài những vật liệu, hóa chất trình bày như trong SGK, GV hướng dẫn để HS suy nghĩ xem trong thực tế còn có cách nào tạo ra pin điện hóa? Dưới sự gợi ý của GV, HS sẽ phát hiện ra trong thực tế gần gũi, các loại củ quả như chanh, khoai tây, táo, cam… và các loại muối ăn, dấm ăn là những thực phẩm rất quen thuộc với đời sống chúng ta, ngoài cung cấp nguồn thực phẩm bổ dưỡng chúng còn có thể trởgóp phần tạothành những nguồn điện rất thân 16 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

19. thiện với môi trường. Vấn đề tưởng chừng đơn giản, nhưng có tác dụng rất lớn trong việc giúp HS rèn luyện tư duy khoa học, kính thích trí tò mò, khám phá, sáng tạo của các em. 4.1.2. Mục tiêu của chủ đề -HS trình bày được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các nguồn điện một chiều gồm pin và acquy. -Trình bày được nguyên lý tạo ra pin điện hóa từ các củ quả dễ tìm trong cuộc sống, cơ chế hoạt động của 1 cục pin. -Vận dụng được các kiến thức trong chủ đề và kiến thức đã biết để thiết kế, chế tạo pin điệnhóa từ củ quả thân thiện với môi trường thắp sáng đèn led có tính ứng dụng được trong đời sống hằng ngày. -Phát triển các phẩm chất (thái độ tích cực, hợp tác, yêu thích, say mê khoa học, có ý thức bảo vệ môi trường), các năng lực chung (năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, giao tiếp và hợp tác, tự chủ và tự học) cho HS. 4.1.3. Kiến thức STEM trong chủ đề Khoa học (S) Công nghệ (T) Kỹ thuật (E) Toán học (M) Tên sản phẩm Vật lý: Dòng điện không đổi. Nguồn điện; Dòng điện trong chất điện phân. Hóa học: Sự điện ly, quá trình oxi hóa- khử Thiết kếbản vẽ kĩ thuật, sử dụng các nguyên vật liệu dễ tìm, an toàn thực phẩm: chanh, khế chua, khoai tây,… Quy trình chế tạo pin điện hóa. Định lượng và định tính các nguyên vật liệu cần thiết để chế tạo pin điện hóa. Pin điện hóa 4.1.4. Chuẩn bị Mỗi nhóm chuẩn bị các dụng cụ và vật liệu cần thiết chế tạo các pin điện hóa như sau: Vật liệu chuẩn bị Hình ảnh minh họa 04 quả chanh, 04 củ khoai tây, 02 quả khế chua, 01 thanh nhôm, 01 thanh sắt (đinh sắt), 20 cm dây điện đôi, 01 đèn led. 17 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

20. 4.1.5. Thiết kế hoạt động học tập Hoạt động 1: Tìm hiểu chung về các nguồn điện một chiều pin và acquy Hướng dẫn của GV Hoạt động của HS GV tổ chức cho đại diện các nhómHS báo cáo, thảo luận kết quả thực hiện nhiệm vụ về nhà: tìm hiểu, nghiên cứu về cấu tạo, nguyên lí hoạt động công dụng của các nguồn điện một chiều như pin và acquy thuộc tiểu mục 1. Pin điện hóa (mục V- Pin và Acquy - bài 7 SGK Vật lý 11). Đại diện các nhóm HS báo cáo nội dung được giao về nhà qua bài thuyết trình powerpoint về các nguồn điện một chiều như pin và acquy. Các nhóm còn lại phản biện, thảo luận và ghi chép nhận xét của GV. Kết quả sản phẩm các nhóm (bài thuyết trình) được GV thu lại để đánh giá. Nhận xét, đánh giá kết quả các nhóm. Chốt lại kiến thức cần nắm về các nguồn điện pin và acquy. Hoạt động 2: Đề xuất các phương án chế tạo pin điện hóa - HS vận dụng các kiến thức đã được tìm hiểu về pin điện hóa trong SGK để đề xuất các phương án chế tạo pin điện hóa. HS có thể đề xuất các phương án sau đây: GV đặt vấn đề: - Các nguồn điện một chiều được sử dụng rộng rãi trong thực tế gồm pin điện hóa (thực chất gồm hai cực có bản chất khác nhau được ngâm trong dung dịch chất điện phân như axit, bazo, muối…) và acquy (nguồn điện hóa học hoạt động dựa trên phản ứng thuận nghịch). Trong đó pin điện hóa là một nguồn điện gần gũi với chúng ta, cung cấp năng lượng cho nhiều thiết bị, dụng cụ quen thuộc như đồng hồ, các loại điều khiển, đèn pin…. Ngoài những vật liệu, hóa chất trình bày như trong SGK, các em hãy suy nghĩ xem trong thực tế còn có cách nào tạo ra pin điện hóa từ các vật liệu dễ tìm? -Tổ chức cho HS thảo luận, đề xuất các phương án chế tạo pin điện hóa. - GV nhận xét các phương án đã đưa ra, tất cả các phương án đều đúng, có tính + Phương án 01. Chế tạo pin điện hóa từ dung dịch muối ăn NaCl và 2 bản cực đồng, sắt. + Phương án 02. Chế tạo pin điện hóa từ dung dịch dấm ăn và 2 bản cực đồng, sắt. + Phương án 03 (HS có thể không đề xuất được phương án này): Chế 18 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

21. khả thi. Vấn đề đặt ra là, ngoài những vật liệu, hóa chất trình bày như trong SGK như các em đã đề xuất, hãy suy nghĩ xem trong thực tế còn có cách nào tạo ra pin điện hóa? tạo pin điện hóa từ các dung dịch có tính axit như chanh và một số củ quả. Hoạt động 3: Tiến hành chế tạo “pin chanh” - Nêu vấn đề: GV đưa ra 1 số quả chanh và 2 thanh kim loại khác nhau (nhôm và sắt đã chuẩn bị). Tại sao từ vài quả chanh và 2 thanh kim loại khác nhau về bản chất có thể thắp sáng đèn led? Chúng đóng vai trò gì? Tại sao phải chọn 2 thanh kim loại khác nhau về bản chất? Giống nhau được không? Ta có thể thay chanh bằng các loại quả khác không? - Giải quyết vấn đề: HS thảo luận, huy động kiến thức Vật lý về cấu tạo pin điện hóa, cách mắc mạch điện kín để đèn led sáng, kiến thức Hóa học về phản ứng oxi hóa- khử để trả lời các câu hỏi trên. - Ta có thể tạo ra nguồn điện từ 2 thanh kim loại có bản chất khác nhau như nhôm và sắt và dung dịch điện phân có trong quả chanh. Không chỉ chanh mà các loại hoa quả khác như khoai tây, táo, cam… chứa nhiều axit cũng có thể tạo ra nguồn điện tự nhiên sẵn có nhưng thường dùng nhất là chanh vì nó chứa nhiều axit citric hơn cả. + Thiết kế bản vẽ chế tạo “pin chanh”. + HS tiến hành làm “Pin chanh”: + Yêu cầu các nhóm tiến hành hoạt động, lập quy trình chế tạo pin chanh. Bước 1: Chuẩn bị nguyên liêụ Bước 2: Cắm thanh sắt và thanh nhôm vào các quả chanh sao cho 2 thanh này tách rời, không chạm vào nhau (hình 6). Bước 3: Dùng dây dẫnnối 2 thanh kim loại với nhau (hình 7). Bước 4: Nối đầu còn lại của 2 dây vào 2 chân chứa đèn led, quan sát hiện tượng (hình 8). 19 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

22. Hình 8 Hình 7 Hình 6 Hoạt động 3: Kiểm tra độ sáng đèn led khi thực hiện “pin chanh” với số lượng khác nhau. So sánh độ sáng đèn khi thay thế chanh bằng khoai tây và khế chua. - Dùng kiến thức về thống kê toán học làm pin chanh với số lượng 02 quả, 04 quả, 06 quả. Từ đó tính toán được số lượng chanh phù hợp với mục đích sử dụng. - Tiến hành làm “ pin khoai tây” - Tiến hành làm “ pin khế”. - Quan sát, nhận xét độ sáng của đèn led đối với từng loại pin. - GV hướng dẫn HS làm thí nghiệm pin chanh với số lượng khác nhau. - Tổ chức phân công các nhóm làm thí nghiệm với pin khoai tây và pin khế. - Nhận xét độ sáng đèn led đối với từng loại pin. Theo dõi thời gian đèn led sáng. * GV nhấn mạnh cho HS những vấn đề: + Độ sáng đèn led giảm dần từ “pin chanh”, “pin khế”, “pin khoai tây”, chứng tỏ độ sáng của đèn tỉ lệ với hàm lượng axittrong dung dịch điện phân. + Cũng như pin chanh, pin khế, pin khoai tây độ sáng của đèn cũng tăng theo số lượng khi mắc các pin này nối tiếp với nhau. Như vậy các pin (nguồn điện) mắc nối tiếp với nhau thì cho ta các suất điện động càng lớn, cường độ dòng điện qua đèn càng mạnh. + Sau một thời gian đèn led sẽ tắt, lúc này pin hết điện không thể sử dụng lại được. Trong khi đó acquy hết điện có thể nạp điện nhiều lần để sử dụng. Đây là điểm cơ bản để phân biệt pin và acquy. 20 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

23. Hoạt động 4: Tổ chức hoạt động đánh giá, tổng kết chủ đề pin điện hóa + GV tổ chức cho HS tự nhận xét, đánh giá các sản phẩm của nhóm mình và nhóm bạn theo phiếuđánh giá. + GV nhận xét, tóm tắt nội dung chính của chủ đề, các kiến thức bài học cần nắm được sau khi học xong chủ đề pin điện hóa. + GV khuyến khích mỗi HS sau khi học chủ đề này hãy tự chế tạo ra những chiếc pin điện hóa phục vụ trong sinh hoạt gia đình mình khi cần thiết. 4.2.Tổ chức dạy học chủ đề STEM “Máy bắt muỗi sáng tạo” ❖Hình thức tổ chức: Hoạt động ngoại khóa ngoài giờ lên lớp tại phòng thực hành bộ môn Vật lý. ❖Thời gian tổ chức: 90 phút ❖Đối tượng tham gia: HS lớp 11,12 4.2.1. Lí do chọn chủ đề Hình 9. Một số sản phẩm pin điện hóa của các nhóm HS lớp 11 thực hiện Vào mùa xuân và mùa hè là thời điểm muỗi phát triển rất mạnh có thể gây nên dịch sốt xuất huyết. Trong các biện pháp phòng chống dịch sốt xuất huyết thì biện pháp an toàn cho sức khỏe được khuyến cáo là diệt muỗi. Hiện nay trên thị trường có nhiều loại máy bắt muỗi nhưng giá cả không phải chiếc máy bắt muỗi nào cũng phù hợp với điều kiện của mỗi gia đình. Trong khi đó, tự làm máy bắt muỗi tận dụng từ các vật liệu đơn giản, sẵn cókhông những hạn chế dịch sốt xuất huyết, đồng thời còn giúp HS lĩnh hội và tiếp thu được nhiều kiến thức bổ ích như: tập tính ưa sáng của muỗi, nguyên lý bắt muỗibằng quạt, mạch điện một chiều.... 4.2.2. Mục tiêu của chủ đề - HS biết được tập tính ưa sáng lạnh của muỗi, vận dụng được kiến thức về mạch điện 1 chiều, cách mắc mạch điện 1 chiều có sử dụng quạt 12 Vđể chế tạo máy bắt muỗi. 21 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

24. - Thiếtkế bản vẽ mô hình máy bắt muỗi, từ đó chế tạo, lắp ráp được máy bắt muỗi theo phương án thiết kế. Máy bắt muỗi sáng tạo có ba công dụngbắt muỗi, chiếu sáng, quạt mát, tự làm với các vật liệu dễ tìm, gia công, chế tạo đơn giản, có tính khả thi diệt được nhiều muỗi. - Phát triển các phẩm chất (thái độ tích cực, hợp tác, yêu thích, say mê khoa học, có ý thức bảo vệ môi trường, ý thức phòng chống dịch bệnh, giữ gìn sức khỏe), các năng lực chung (năng lực giảiquyết vấn đề và sáng tạo, giao tiếp và hợp tác, tự chủ và tự học) cho HS. 4.2.3. Kiến thức STEM trong chủ đề Khoa học (S) Kỹ thuật (E) Toán học (M) Tên sản phẩm Công nghệ (T) Máy bắt muỗiVật lý: Mạch Quy trình lắp ráp máy bắt muỗi Thiết kế bản vẽ kĩ thuật. Biết sử dụng các dụng cụ máy mỏ hàn, đèn led, quạt hút. Đo được kích thước nhựa cần cắt. điện chiều mắc nối tiếp, bộ nguồn pin mắc nối tiếp. một hộp khoan, Sinh học: Tập tính ưa sáng lạnh của muỗi 4.2.4. Chuẩn bị Mỗi nhóm chuẩn bị các dụng cụ, nguyên vật liệu để chế tạo máy bắt muỗi sáng tạo như sau: Vật liệu chuẩn bị Hình ảnh minh họa 01 quạt DC, 01 công tắc, 01 đèn led, 01 motor, dây điện đôi, 02 hộp nhựa, keo dán, dây điện, nguồn điện 1 chiều (pin). 4.2.5. Thiết kế hoạt động học tập Hoạt động 1: Đặt vấn đề, giao nhiệm vụ thực hiện chủ đề Hướng dẫn của GV Hoạt động của HS + Đặt vấn đề: Mùa xuân, mùa hè là thời điểm + HS thảo luận trả lời các 22 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

25. muỗi phát triển rất dễ gây ra bệnh sốt xuất huyết. Hãy tìm biện pháp diệt muỗi góp phần khống chế dịch bệnh sốt xuất huyết? + GV phân tích cho HS các ưu điểm, nhược điểm của các phương án. Đối với phương án sử dụng máy bắt muỗi, hiện nay trên thị trường có nhiều loại máy (có thể trình chiếu cho HS xem các mẫu mã, giá cả), tuy nhiên bằng các vật liệu đơn giản, dễ tìm các em hoàn toàn có thể tự mình chế tạo ra được máy bắt muỗi với 3 công dụng: bắt muỗi, chiếu sáng (làm đèn ngủ) hoặc quạt mát. phương án diệt muỗi: Phun thuốc diệt muỗi, diệt lăng quăng, sử dụng máy bắt muỗi. Hoạt động 2: Thiết kế phương án chế tạo máy bắt muỗi GV tổ chức cho HS xem video chế tạo máy bắt muỗi sáng tạo. + HS thảo luận theo nhóm vẽ sơ đồ mạch điện có motor, cánh quạt, đèn led, công tắc và pin. + Thiết kế bản vẽ máy bắt muỗi. + Tổ chức cho đại diện các nhóm HS trình bày bản vẽ chế tạo máy bắt muỗi. Giao nhiệm vụ: Từ các vật liệu dễ tìm: motor, cánh quạt, đèn led, pin, hộp nhựa…hãy thiết kế phương ánchế tạo máy bắt muỗi. + GV và các nhóm thống nhất phương án thiết kế máy bắt muỗi phù hợp với dụng cụ, vật liệu sẵn có. Hoạt động 3: Gia công, lắp ráp và thử nghiệm máy bắt muỗi -Các nhóm chuẩn bị các dụng cụ, vật liệu cần thiết như trên. -Các nhóm tiến hành gia công, lắp ráp máy bắt muỗi theo phương án thiết kế đã thống nhất. Bước 1: Cắtlấyphầnđáy ống nhựa (hộp đựng thức ăn) khoảng 10 cm. Lấy phần đáy đục các lỗ nhỏ để thông khí. Lấy một tấm nhựa cắt thành hình tròn có đường kính bằng đường kính của hộp nhựa đục các lỗ nhỏ và dán vào phần phía dưới của hộp nhựa (hình 10). Bước 2: Lắp cánh quạtcó gắn motorvào đầu trên của hộp nhựa, dùng keo dán chặt cố định. Luồn 2 đầu dây ra ngoài. Bước 3: Lắp 2 chân đèn led với 2 đầu dây của quạt (hình 11). Bước 4: Đưa 2 đầu dây ra ngoài mắc vào nguồn điện một chiều (pin). Lắp phần đáy hộp với phần đầu (hình 12). Bước 4: Vận hành máy bắt muỗi, sử dụng tờ giấy hoặc bật lửa để kiểm tra độ hút của máy bắt muỗi. Nếu đèn led không sáng hay hút yếu thì các nhóm cần gia công lại máy bắt muỗi. 23 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

26. Hình 11 Hình 12 Hình 10 Hình 13. Hình ảnh HS phổ thông lắp ráp và vận hành máy bắt muỗi Hoạt động 4: Nhận xét, đánh giá chủ đề máy bắt muỗi sáng tạo + GV tổ chức cho HS tự nhận xét, đánh giá các sản phẩm của nhóm mình và nhóm bạn theo phiếu đánh giá. + GV nhận xét, tóm tắt nội dung chính của chủ đề, các kiến thức, kỹ năng cần nắm được sau khi học xong chủ đề máy bắt muỗi sáng tạo. + GV khuyến khích mỗi HS sau khi học chủ đề này hãy tự chế tạo ra những chiếc máy bắt muỗi từ các dụng cụ đơn giản phục vụ trong sinh hoạt gia đình. 4.3.Tổ chức dạy họcdự ánchủ đề STEM “Máy phát điệnxoay chiều” Trong quá trình rà soát nội dung chương trình SGK chúng tôi thấy nội dung kiến thức chương 3 “Dòng điện xoay chiều” Vật lý 12 (Bài 17- Máy phát điện xoay chiều) và chương 6 “Máy điện ba pha” Công nghệ 12 (Bài 25 – Máy điện xoay chiều ba pha) có nhiều điểm tương đồng, trùng lặp về kiến thức. Vì vậy có thể tổ chức dạy học dự án liên môn chủ đề “ Máy phát điện xoay chiều” theo định hướng STEM. Trong PPCT môn học, Bài 17 –Máy phát điện xoay chiều - Vật lý 12 được tổ chức dạy học ở học kì 1 trong khi đó bài 25 –Máy điện xoay chiều ba pha –Công nghệ 12 được tổ chức dạy học ở học kì 2. Căn cứ vào trình độ nhận 24 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

27. thức của HS đồng thời không làm phát sinh thêm thời gian dạy học tại trường, chúng tôi đã tiến hành tổ chức dạy học dự án chủ đề STEM “Máy phát điện xoay chiều” với thời lượng 02 tiết trên lớp học ở học kì 1 khi HS học đến bài 17 Vật lý 12. Chúng tôi xin trình bày cụ thể việc tổ chức dạy học dự án chủ đề như sau. 4.3.1. Lí do chọn chủ đề: Máy phát điện xoay chiều là những thiết bị cung cấp dòng điện xoay chiều. Đây là nguồn điện năng chủ yếu phục vụ trong sinh hoạt đời sống hằng ngày của chúng ta. Tuy nhiên HS thường không để ý hoặc khó hình dung, ngại tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của loại máy phát điện xoay chiều bởi hình dạng bề ngoài phức tạp, khồng kềnh của máy. Vì vậy nhằm giúp HS tiếp cận các kiến thức về máy phát điện xoay chiều một cách đơn giản, dễ hiểu dự án dạy học theo định hướng STEM “Máy phát điện xoay chiều” là một hìnhthức dạy học phù hợp, hiệu quả. 4.3.2. Mục tiêucủa chủ đề - HS trình bày được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều. So sánh được điểm giống và khác nhau về cấu tạo của máy phát điện xoay chiều một pha vàmáy phát điện xoay chiều ba pha. Ứng dụng của từng loại trong đời sống. - Trình bày được các phương án chế tạo máy điện xoay chiều từ các nguồn năng lượng trong tự nhiên. - Vận dụng các kiến thức đã biết về các môn học STEM và được hướng dẫn để thiết kế, chế tạocác mô hình máy phát điện xoay chiềumột pha đơn giản bằng các vật liệu dễ tìm. - Khai thác được các thông tin trên mạng, báo chí để thấy được ảnhhưởng của việc sản xuất điệnđến môi trườngtự nhiênvà đời sống. - Đề xuất được các biện phápsử dụng điện an toàn, tiết kiệm, hiệu quả. - Phát triển các phẩm chất (thái độ tích cực, hợp tác, yêu thích, say mê khoa học, ý thức bảo vệ môi trường, ý thức sử dụng có hiệu quả, tiết kiệm nguồn điện năng), các năng lực chung (năng lực giảiquyết vấn đề và sáng tạo, giao tiếp và hợp tác, tự chủ và tự học) cho HS. 4.3.3. Các kiến thức STEM trong chủ đề Tên sảnphẩm Khoa học (S)Công nghệ(T) Kỹthuật(E) Toán học (M) Quy lắp ráp mô hình phát trình Máy phát điện xoay chiều Vật lý: Hiện tượng ứng điện từ. Thiết kế bản vẽ kĩ thuật. Biết sử dụng các dụng cụmỏ Đo được kích thước dài, rộng của các cảm chiều chiều máy điện 25 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

28. hàn, đèn led…xoay chiều. thanh gỗ, đế gỗ, kích thức của các bánh quay. 4.3.4. Chuẩn bị GV, HS chuẩn bị các mô hình, đồ dùng dạy học, dụng cụ bài học như sau: Chuẩn bị đồ dùng dạy học Hình ảnh đồ dùng Dinomo xe đạp Đèn pin Mô hình máy phát điện xoay chiều 1 pha Mô hình máy phát điện xoay chiều ba pha 26 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

29. 4.3.5. Thiết kếhoạt động học tập dự án STEM “Máy phát điện xoay chiều” Tiết 1–Thời gian 45 phút Hoạt động 1: Lập kế hoạch thực hiện dự án Bước 1: Khởi độngdự án + GV chuẩn bị 01 đèn pin. Bật đèn pin sáng. + Có thể đặt câu hỏi: Đây là cáigì? Nguồn năng lượng nào đã cung cấp cho bóng đèn sáng? (Đây là đèn pin, nguồn năng lượng cung cấp cho nó là nguồn điện chiều - pin). Quan sát bóng đèn đang sáng trên lớp học chúng ta. Thiết bị nào đã cung cấp nguồn năng lượng cho bóng đèn sáng? (HS có thể dự đoán được đó là máy phát điện xoay chiều). Thiết bị này hoạt động như thế nào? Ảnh hưởng của nó đến đời sống vàmôi trường ra sao?GV dẫn dắt HS đi vào dự án học tập. Bước 2: Lập kế hoạch thực hiện dự án trên lớp Nội dung Hướng dẫn của GV Hoạt động của HS + GV cho HS xem một đoạn video về hoạt động của một mô hình máy phát điện xoay chiều. Tìm hiểu về cấu tạo chung, nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều + Xem video và trả lời các câu hỏi của GV. + Như vậy để tạo ra máy phát điện xoay chiều cần có 2 bộ phận chính: Các nam châm tạo ra từ trường, cuộn dây sinh ra dòng điện. Hai bộ phận này chuyển động tương đối với nhau. + Đặt câu hỏi: Nêu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều? Để tạo ra được máy phát điện xoay chiều cần phải có những vật liệu cơ bản nào? Giới thiệu về dự án Trên cơ sở HS đã có những kiến thức về máy phát điện xoay chiều GV giới thiệu về nhiệm vụ dự án học tập: Máy phát điện xoay chiều có 2 loại: máy phát điện xoay chiều một pha và máy phát điện xoay chiều ba pha. Em hãy chế tạo ra các máy phát điện xoay chiều. Chỉ rõ nó thuộc loại máy phát điện Nhận thức về dự án học tậpcần triển khai 27 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

30. xoay chiều nào? Như vậy trong quá trình chế tạo máy phát điện xoay chiều HS phải tìm hiểu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều một pha, ba pha? Xây dựng ý tưởng của dự án + Đặt vấn đề: Có thể sử dụng các nguồn năng lượng sạch, sẵn có trong tự nhiên để chế tạo ra máy phát điện xoay chiều được không? + Huy động các vốn hiểu biết cá nhân, trang mạng, thực tế để thảo luận và tìm ra ý tưởng chế tạo máy phát điện. + Chia sẻ ý tưởng + Phân chia nhóm, yêu cầu các nhóm thảo luận. Có thể sử dụng các nguồn năng lượng gió, nước… để làm quay tua bin tạo ra máy phát điện. + Tổ chức cho HS phát triển ý tưởng chế tạo máy phát điện từ các vật liệu đơn giản. + Có thể chế tạo máy phát điện xoay chiều theo các phương án sau: +Thống nhất ý tưởng Máy phát điện xoay chiều bằng năng lượng gió (máy phát điện gió). Máy phát điện xoay chiều bằng cơ năng tay quay (máy phát điện xoay chiều tay quay) + Trên cơ sở các ý tưởng đã thống nhất, GV gợi ý cho các nhóm lên kế hoạch thực hiện dự án. Lập kế hoạch thực hiện dự án + Các nhóm thảo luận, lên kế hoạch thực hiện nhiệm vụ (nhiệm vụ, người thực hiện, thời lượng, phương phương tiện, sản phẩm). pháp, + Yêu cầu sản phẩm của dự án: + Thiết kế mô hình + Chế tạo mô hình Bài ghi chép các kiến thức tìm hiểu về máy phát điện xoay chiều một pha và máy phát điện xoay chiều + Thiết kế powperpoint và trình bày. 28 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

31. ba pha. Mô hình máy phát điện xoy chiều kèm theo bản phương án thiết kế. Bài thuyết trình về sự ảnh hưởng của việc sản xuất điện đến môi trường tự nhiên. Hoạt động 2: Thực hiện dự án và xây dựng sản phẩm (1 tuần làm việc ở nhà) Bước 1: Thiết kế mô hình chế tạo máy phát điện xoay chiều đơn giản + Các nhóm nghiên cứu tài liệu SGK Vật lý 12 bài 17 –Máy phát điện xoay chiều, SGK Công nghệ 12 bài 25 –Máy điện xoay chiều ba pha, máy biến áp ba pha và các kiến thức về máy phát điện xoay chiều trên sách, báo, internet… ở nhà để hiểu rõ nguyên lý hoạt động của các máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha. + Vận dụng các kiến thức, kĩ năng về Vật lý, Công nghệ, Toán học xây dựng các phương án thiết kế bản vẽ mô hình máy phát điện xoay chiều đơn giản. Nhóm 1,2: Chế tạo máy phát điện xoay chiều điện gió Nhóm 3,4: Chế tạo mô hình máy phát điện xoay chiều tay quay. Sản phẩm cần đạt: + Bài ghi cá nhân về các kiến thức bài học, kiến thức tìm hiểu được về máy phát điện xoay chiều, máy phát điện xoay chiều một pha và ba pha. + Bản vẽ thiết kế phương án chế tạo mô hình máy phát điện xoay chiều và bản thuyết minh kèm theo. Bước 2: Chế tạo mô hình máy phát điện xoay chiều đơn giản Sau đây chúng tôi xin giới thiệu một số mô hình của HS lớp 12A3 trường THPT Lê Viết Thuật chế tạomáy phát điện xoay chiều. Tên sản phẩm Vật liệu sử dụngNguyên tắc hoạt Cách tiến hành lắp ráp động Máy phát điện xoay chiều quay tay cổng USB Các truyền động, dây chun, nam châm và cuộn dây đồng (motor), bánh xe Tay quay truyền động tới bánh xe qua dây cu roa làm quay trục động cơ sinh ra Bước 1: Cắt gọt các thanh kim loại tạo thành các hình chữ nhật theo tính toán của bản vẽ. cổng 29 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

32. USB, đế gỗ, thanh gỗ, dây điện đôi dòng điện xoay chiều. Dòng điện được đưa cổng USB có thể dùng để thắp sáng đèn led, sạc điện thoại, máy tính. Bước 2: Dùng keo dán các thanh theo tạo khung hình 14. tới Bước 3: Lắp các bánh xe, tay quay và động cơ phát điện hình 15. Bước 4: Đấu 2 đầu của motor cổng sạc hình 16. vào Bước 5: Sử dụng dây chun curoa) vòng qua các bánh xe. Dùng tay quay làm quay các vòng tròn để quay trục của máy phát. Vận hành sản phẩm. (dây Phương án 01: Máy phát điện xoay chiều điện gió Năng lượng gió được lấy từ cánh quạt thứ nhất nhờ nguồn điện (04 chiếc pin) qua động cơ điện. Gió làm quay cánh quạt thứ hai nên làm quay trục của động cơ (máy phát điện) từ đó tạo ra dòng điện thắp sáng bóng đèn led. Bước 1: Lắp nguồn điện vào đế khung hình 18. 02 động cơ, 04 pin, công tác, 02 quạt, dây điện đôi, các thanh gỗ, đế gỗ Bước 2: Lắp các thanh gỗ để tạo ra khung của máy hình 19. Bước 3: Lắp các động cơ vào các trục của khung, 2 cánh quạt vào trục của động cơ hình 20. Bước 4: Đấu 2 đầu dây điện của động cơ 1 với công tắc vào nguồn pin, 2 dầudây điện của 30 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

33. Phương án 02: Xốp, động cơ (có nam châm), ống bia lon, đui đèn, cánh quạt nhựa, ống nhựa đường kính 5cm, đèn led, dây nối. động cơ thứ 2 vào 2 chân của đèn led. Bước 5: Bật công tắc để vận hành hình 21. Bước 1: Cắt miếng xốp để tạo đế của máy phát điện hình 22. Gió trong thiên nhiên nhờ cánh hướng gió làm quay trục tua bin của động cơ. Nhờ cấu tạo bên trong của động cơ gồm các cuộn dây trong từ trường của nam châm, khi trục tua bin quay tức là làm quay các cuộn dây trong trường sinh ra dòng điện cảm ứng làm sáng bóng đèn led. được lấy Bước 2: Dùng ống bia lon cắt thành hình cánh hình 23. quạt Bước 3: Chế tạo đuôi hướng gió. Gắn đui đèn và ống nhựa. Cắt miếng nhựa thành tấm hướng gió và gắn vào một đầu ống hình 24. đặt từ Bước 4: Đấu hai đầu ra của động cơ điện với 2 chân đèn led. Trục của động cơ với cánh quạt hình 25. thắp Bước 5: vận hành Đặt động cơ trước chỗ nhiều gió để lấy gió hoặc nếu trời không có gió có thể lấy gió từ một cánh quạt làm quay tua bin thắp sáng bóng đèn hình 26. 31 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

34. Hình ảnh các bước chếtạo các mô hình máy phát điện xoay chiềumột pha. •Máy phát điện xoay chiều quay tay cổng USB Hình 14 Hình 15 Hình 16 Hình 17 •Máy phát điện xoay chiều điện gió Phương án 01 Hình 21 Hình 18 Hình 19 Hình 20 Phương án 02 Hình 24 Hình 23 Hình 22 Hình 25 Hình 26 32 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

35. Bước 3: Hoàn thành báo cáo để chuẩn bị trình bày sản phẩm. -HS hoàn thiện sản phẩm. -Viết bài báo cáo trình bày về sản phẩm: + Các kiến thức về máy phát điện xoay chiều một pha và máy phát điện xoay chiều ba pha. + Sản phẩm mô hình máy phát điện xoay chiều một pha: Vật liệu, cách làm, cách vận hành sản phẩm, tính ứng dụng của sản phẩm. + Bài thuyết trình về sự ảnh hưởng của việc sản xuất điện đến môi trường tự nhiên. -GV hướng dẫn hỗ trợ HS trong quá trình hoàn thiệnsản phẩm và chuẩn bị báo cáo. Hoạt động 3: Báo cáo kết quả (Tiết 2 –Thời gian 45 phút) Bước 1: Báo cáo các sản phẩm về mô hình máy phát điện xoay chiều. Báo cáo kết quả + Tổ chức cho các nhóm báo cáo sản phẩm và thảo luận. + Các nhóm báo cáo kết quả. + Trình chiếu powerpint. + Gợi ý cho các nhóm nhận xét, bổ sung cho các nhóm khác. + Các nhóm tham gia phản hồi về phần trình bày của nhóm bạn. Đánh giá + GV hướng dẫn HS tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng. Sau đó GV sẽ đánh giá HS, công bố kết quả. HS đánh giá sản phẩm theo các tiêu chí lớp đã thống nhất đưa ra. + GV tổ chức cho HS trả lời các câu hỏi định hướng kiến thức bài học: + HS thảo luận và trả lời các câu hỏi GV. + Ghi nhớ kiến thức cần nắm của bài học. (1)Hãy nêu cấu tạo trong các động cơ (máy phát) được sử dụng để chế tạo các mô hình máy phát điện? + Đạidiện HS chỉ rõ các bộ phận trong động cơ của máy phát điện xay chiều. Lưu ý cách chọn động cơ làm máy phát, sử dụng các động cơ có nam châm. (2) Máy phát điện xoay chiều chế tạo ra thuộc vào loại máy phát điện xoay chiều nào? Vì sao? 33 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

36. (3) GV đưa ra 2 mô hình máy phát điện xoay chiều 1 pha và máy phát điện xoay chiều ba pha(đã chuẩn bị đầu bài học), yêu cầu đại diện HS của các nhóm chỉ rõ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động trên mô hình. + Mô hình máy phát điện xoay chiều này có công suất nhỏ, dòng điện nhỏ chỉ thắp sáng được các loại bóng đèn có công suất nhỏ như đèn led. + Hai mô hình máy phát điện xoay chiều chế tạo thuộc vào máy phát điện xoay chiều một pha. Vì khi roto (trục của động cơ) quay, từ thông qua cuộn dây bên trong biến thiên tuần hoàn xuất hiện một suất điện động xoay chiều (cho ta một pha điện ra ngoài). (4) Trả lời câu hỏi khởi động bài học? * Qua đó GV làm bật ra điểm khácbiệt giữa máy phát điện xoay chiều ba pha và một phavề cấu tạo, nguyên tắc hoạt động. Đồng thời giúp HS hiểu rõ các ứng dụng của từng loại trong đời sống. + Nguồn năng lượng cung cấp cho bóng đèn sáng được lấy từ các máy phát điện xoay chiều ba pha trong các nhà máy điện đưa lên đường dây truyền tải và đến các hộ gia đình. Cần lưu ý với HS trong thực tế các nhà máy điện gió muốn công suất lớn thì cần đặt những nơi có lượng gió nhiều, mạnh để làm quay các tua bin của động cơ có công suất lớn. Trong mô hình máy phát điện gió, năng lượng gió được lấy từ 1 cánh quạt khác chuyển hóa cơ năng thành điện năng nên công suất rất nhỏ. Bước 2: Tìm hiểu về các nhà máy điện. Sự tác động của việc sản xuất điện đến môi trường. + GV tổ chức trò chơi ô chữ để tìm hiểu các thông tin về cácnhà máy điện ở Việt Nam. + HS tích cực tham gia hoạt động trò chơi ô chữ. 34 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

37. + GV tổ chức, hướng dẫn cho đại diện các đội báo cáo qua bài thuyết trình powerpoint đã được giao nhiệm vụ ở nhà: + Đại diện các nhóm thuyết trình. Đội 1: Trình bày ảnh hưởng của nhà máy điện đến môi trường sinh thái tự nhiên. Đội 2: Các biện pháp làm giảm thiểu sự ảnh hưởng của việc sản xuất điện đến môi trường tự nhiên. Hoạt động 3: Đánh giá, nhận xét, tổng kết hoạt động dự án dạy học. + GV nhận xét, đánh giákết quả sản phẩmvà quá trình làm việccủa các nhóm theo các tiêu chí. GV khen thưởng các nhóm hoàn thành tốt nhiệm vụ, động viên và khích lệ các nhóm hoàn thành nhiệm vụ chưa tốt. + GV chốt lại các kiến thức HS cần nắm được trong chủ đề. Gieo mầm các ý tưởng khai thác các nguồn năng lượng thân thiện với môi trường để sản xuất điện năng trongtương lai phục vụ đất nước. Hình 27. Hình ảnh nhóm HSbáo cáo sản phẩm mô hình máy phát điện xoay chiều trong một tiết học trên lớp. 4.4. Tổ chức dạy học chủ đề STEM “Động cơ điện và các ứng dụng của động cơ điện trong đời sống” 4.4.1. Lý do chọn chủ đề Trong đời sống, các sản phẩm là ứng dụng của động cơ điện để phục vụ sinh hoạt gia đìnhchiếm số lượng không nhỏ như quạt mát, máy hút bụi, máy khoan, máy cắt, …. Tuy nhiên việc trang bị đầy đủ các dụng cụ, máy móc không phải gia đình nào cũng có đầy đủ điều kiện tài chính, đặc biệt là HS trong các gia đình công nhân, lao động hoặc sinh viên. Vì vậy tự tạo ra một số sản phẩm đơn giản từ động cơ điện và các vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền không những góp phần 35 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

38. giải quyết vấn đề trên mà còn tạo điều kiện để HS phát triển được các năng lực của bản thân. 4.4.2. Mục tiêu của chủ đề - HS củng cố, khắc sâu được các kiến thức về động cơ điện: cấu tạo, nguyên lý hoạt động của động cơ điện, ứng dụng của động cơ điện trong đời sống. - Vận dụng các kiến thức đã biết về các môn học STEMthiết kế, chế tạo mô hình động cơ điệnđơn giản. - Vận dụng các kiến thức, kỹ năng của các môn học STEM, nhu cầu thực tiễnthiết kế,chế tạo được các vật dụng phục vụ trong đời sống như: máy đánh trứng, máy khoan, quạt mát mini. - Thiết kế, vẽra các sản phẩm áp phích, tranh cổ động về phong trào sử dụng có hiệu quả và tiết kiệm điện năng. - Phát triển các phẩm chất (thái độ tích cực, hợp tác, yêu thích, say mê khoa học, ý thức bảo vệ môi trường, ý thức sử dụng có hiệu quả, tiết kiệm nguồn điện năng), các năng lực chung (năng lực giảiquyết vấn đề và sáng tạo, giao tiếp và hợp tác, tự chủ và tự học) cho HS. 4.4.3. Các kiến thức STEM trong chủ đề Tên sảnphẩm Khoa học (S)Công nghệ(T)Kỹthuật(E)Toán học (M) Quy lắp ráp mô hình các loại máy móc. trình Tính toán kích thước các chi tiết của sản phẩm. Động cơ điện, máy đánh trứng, quạt mát mini, máy khoan. Hiện cảm ứng điện từ. tượng Thiết kế bản vẽ kĩ thuật. Biết sử dụng các dụng cụmỏ hàn, đèn led… 4.4.4. Hướng dẫn tổ chức sinh hoạt chủ đề STEM “Động cơ điện và các ứng dụng của động cơ điện” Chủ đề STEM “ Động cơ điện và các ứng dụng của động cơ điện” được chúng tôi tổ chức dưới hình thức sinh hoạt câu lạc bộ STEMtrong lớp học. ❖Thời điểm tổ chức: Tháng 01/2020 ❖Thời lượng thực hiện:01 buổi 120 phút và 01 tuần làm việc ở nhà. ❖Đối tượng tham gia: HS lớp 12A3. Cụ thể tiến trình hoạt động của câu lạc bộ như sau: Bước 1: Chuẩn bị các nội dung sinh hoạt câu lạc bộ Cho HS lớp đăng ký thành viên tham gia, phân chia đội nhóm cụ thể thành 03 đội. Lên kế hoạch tổ chức: thời gian, địa điểm, thành phần, nội dung. Hướng dẫn HSchuẩn bịcácnội dung sinh hoạt của CLB chủ đề “Động cơ điệnvà các ứng dụng của động cơ điện”: 36 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

39. -Chuẩn bị các kiến thức về động cơ điện: cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các ứng dụng của nó trong đời sống, thực tiễn. -Một số sản phẩm cần trưng bày CLB: ✓Sản phẩm 01. Mô hình động cơ điện đơn giản ✓Sản phẩm 02. Máy đánh trứng sáng tạo ✓Sản phẩm 03. Máy cắt, máy khoan cầm tay ✓Sản phẩm 04. Quạt mini cầm tay -Các hình vẽpano, áp phích tuyên truyền, hướng ứng phong trào sử dụng có hiệu quả và tiết điện năng, chiến dịch giờ Trái Đất. Lưu ý: GV yêu cầu các đội cùng thực hiện 2 dự án (cùng thực hiện sản phẩm 01và lựa chọn một trong các sản phẩm còn lại). Các đội lựa chọn các sản phẩm tham gia, lên kế hoạch thực hiện các dự án. Bước 2. Các đội nhóm thực hiện dự án (1 tuần làm việc chuẩn bị các sản phẩm ở nhà) Tên sản phẩm Vật liệu chuẩn bị Hình ảnh các sản phẩm hoàn thành Động cơ điện đơn giản 01 pin con thỏ nhỏ, các mảnh nhựa làm đế, 01 cuộn dây đồng, một số nam châm tròn, keo dán, giấy nhám, dây điện đôi. Máy đánh trứng sáng tạo Motor 12 V (động cơ điện), 01móc áo, 01, 01pin vỏ hộp nhựa, công tắc, dây điện đôi Máy khoan cầm tay 02 pin, Motor giảm tốc, công tác nhấn, miếng sắt tròn, ống trụ sắt, mũi khoan, dây điện đôi, ốc vít. Quạt mini để bàn sáng tạo Motor 12V, 01 cánh quạt, công tắc nhấn, dây điện, nắp nhựa, miếng sắt hình trụ, keo dán 37 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

40. Các đội, nhóm nghiên cứu tài liệu SGK Vật lý 12 bài 18, SGK Công nghệ 12 bài 26 –Động cơ không đồng bộ ba pha và các kiến thức về động cơ điện trên sách, báo, internet… ở nhà. Từ đó đề xuất các phương án thực hiện, lựa chọn phương án khả thi chế tạo ra sản phẩm từ các vật liệu quen thuộc có giá thành thấp. Thiết kế, bản vẽ chế tạo các sản phẩm theo phương án đã lựa chọn. + Chuẩn bị dụng cụ và vật liệu cần thiết để chế tạo mô hình động cơ điện đơn giản và một số sản phẩmứng dụng của động cơ điện. Sau đây chúng tôi xin trình bày cách chế tạo động cơ điện đơn giản và một số máy đơn giản ứng dụng của động cơ điện mà HS đã thực hiện khi học chủ đề. Chế tạo động cơ điện đơn giản Bước 1: Cắt dây đồng thành một đoạn dài khoảng một cánh tay, sau đó cuốn theo ống nhựa hình tròn chừa 2 đầu dây khoảng 10 cm mỗi bên rồi rút cuộn dây ra khỏi ống nhựa đã cuốn. Giữ hai đầu cuộn dây, cuốn chặt vài vòng, sao cho 2 đầu cuốn đối xứng nhau qua tâm của cuộn dây.Khi cuốn xong, chiều dài còn lại của 2 cuộn dâydài khoảng 2,5 cm như hình 28. Dùng giấy nhám vuốt nhẹ 2 đầu, cạo sạch lớp đồng ngoài để dây dẫn điện. Bước 2:Gắncác mảnh nhựa tạo thành khung Lấy 2 thanh thép uốn thành khung. Đầu 2 thanh thép cuộn tròn tạo thành để gác hai đầu trục của dây đồng. Hai đầu còn lại nối với 2 cực của pin hình 29. Bước 3: Gắn một số nam châmtròn vào đáy của khung hình 30. Vận hành động cơ điện: Nối mạch kín, dòng điện qua 2 thanh thép vào cuộn dây đặt trong từ trường của nam châm sẽ tạo ra mômen làm khung dây quay hình 31. Hình 29 Hình 28 Hình 31 Hình 30 38 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

41. Chế tạo máy đánh trứng Bước 1: Dùng thành thép uốn thành que đánh trứng như hình 32. Bước 2: Đục lỗnhỏ trên nắp hộp nhựa, cho 2 đầu dâycủa động cơ vào lỗ. Hai đầu dây của động cơ điện nối tiếp với công tắcvà đấu với pin hình 33. Bước 3. Lắp queđánh trứng vào trục của động cơ ta thu được sản phẩm máy đánh trứng đơn giản hình 34. Hình 33 Hình 32 Hình 34 Chế tạo máy khoan cầm tay Bước 1: Cho động cơ (motor) giảm tốc vào ống trụ sao cho phần đầu trục của động cơ thông qua một lỗ của đáy ống trụ hướng ra ngoài. Bước 2: Lắp mũi khoan cố định vào trục quay của động cơ bằng ốc vít hình 35. Bước 3: Nối 2 đầu dây của động cơvới công tắc nhấn và nguồn điện (pin) ta thu được máy khoan cầm tay hình 36. Hình 36 Hình 35 Chế tạo quạt mini để bàn từ các vật liệu đơn giản Bước 1: Gắn giá kim loại vào nắp hộp nhựa.Cố định động cơ điện trên giá hình 37. Bước 2: Mắc nốp tiếp 2 đầu động cơ với công tắc và nguồn pin hình 38. 39 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

42. Bước 3: Lắp cánh quạt vào trục quay của động cơ điện ta thu được 1 chiếc quạt mini cầm tay gọn nhẹ, đơn giản hình 39. Quạt mini nhỏ gọn, tiện lợi có thể di động cầm tay xua tan nóng bức của mùa hè. Lưu ý: Các nhóm thường xuyên báo cáo tiến độ thực hiện dự án cho GV. GV liên lạc, hướng dẫn, hỗ trợ các đội nhómgiải quyết các khó khăn trong quá trình thực hiện dự án. Hình 39 Hình 37 Hình38 + GV chuẩn bị cơ sở vật chất, các điều kiện khác cho buổi sinh hoạt CLB. Bước 3. Tổ chức sinh hoạt câu lạc bộ Chương trình CLB gồm 4 nội dung: - Phần 1: "Màn chào hỏi" (20 điểm): Mỗi đội có 3 phút để giới thiệu về các thành viên trong đội của mình. Đội nào thể hiện đúng thời gian quy định, hấp dẫn và sáng tạo thì sẽđược điểm tối đa. - Phần 2: "Trò chơi mảnh ghép" (30 điểm): gồm 8 câu hỏi có kiến thức liên quan vềđộng cơ điện và các ứng dụng của nó trong đời sống. Câu hỏi được người dẫn chương trình đưa ra, đội nào đăng ký trước sẽđược trả lời. Mỗi đội chọn một màu tương ứng với một câu hỏi. - Phần 3. “Em yêu khoa học” (40 điểm) Mỗi đội có 07 phút để trình bày phần sản phẩm của đội mình theo dựán đã triển khai. Phần trình bày có bản thuyết trình bằng powerpoint. Giám khảo sẽ chấm điểm các sản phẩm có hình thức, chất lượng theo tiêu chí đã đề ra. - Phần 4: “Viết khẩu hiệu, áp phích tuyên truyền” Trong khoảng thời gian 10 phút các đội hãy viết các áp phích, khẩu hiệu, vẽ tranh để tuyên truyền cho mọi người ý thức sử dụng điện tiết kiệm và an toàn. Mỗi khẩu hiệu hoặc áp phích có nội dung hấp dẫn, phù hợp với chủđề, mang ý nghĩa tuyên truyền lớn sẽđươc 10 điểm. - Tổng kết câu lạc bộ, GV nhận xét, lưu ý một số kiến thức, kỹnăng mà HS cần thu nhận được và thông báo kết quả cuối cùng cho các đội, khen thưởng đội chiến thắng, động viên các đội có kết quảchưa cao. 40 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

43. Kết thúc cuộc thi, tổng điểm đội nào nhiều hơn thì đội đó thắng cuộc. Hình 40. Hình ảnh sinh hoạt câu lạc bộ STEM chủ đề “Động cơ điện đơn giản và các ứng dụng của động cơ điện” 4.5. Giới thiệu một số sản phẩm của HS trường THPT Lê Viết Thuật khi thực hiện các chủ đề dạy học STEM phần điện học Vật lý 11, 12 THPT ❖Chủ đề STEM “Máy biến áp” Tên sản phẩmcủa chủ đề Giới thiệuchủ đề Máy biến áp tự quấn Máy biến áp là một thiết bị rất quen thuộc được sử dụng nhiều trong đời sống, hộ gia đình để hạ điện áp xuống mức thấp hơnđiện áp trên đường dây, sử dụng an toàn, tiết kiệm cho những trường hợp có công suất nhỏ. HS tự quấn một máy biến thế tốt không những sẽ phục vụ nhiều lợi ích trong thực tế mà HS còn hiểu được cáu tạo, nguyên lý hoạt động của máy biến thế. Mạch hạ áp AC 220V-> DC 12 V Mạch hạ áp AC 220 -> DC 12V sử dụng máy biến thế có tác dụng chuyển dòng xoay chiều có điện áp cao 220V về dòng điện một chiều 12V nhờ điốt cầu được sử dụng cho những trường hợp mạch cócông suất nhỏ như thắp sáng bóng đèn, quạt, sạc tivi, đài, điện thoại… Việc chế tạo một mạch hạ áp AC 220V - DC 12V rất đơn giản, HS nào cũng có thể làm được và sử dụng nó trong cuộc sống. Qua đây HS sẽ 41 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

44. thấy được tác dụng của máy biến thế, công dụng và nguyên lý hoạt động linh kiện điện tử điốt, cách mắc điôt cầu. ❖Chủ đề STEM “Động cơ điện và ứng dụng của động cơ điện” Máy đánh giày HS có thể tận dụng các đồ dùng đã qua sử dụng như vỏ máy sấy tóc đã bị hỏng, bàn chải cũ, công tắc, dây điện, motor đã qua sử dụng để tạonên chiếc máy đánh giàyđơn giản,tiện lợi. Khi hoạt động động cơ quay làm cho bàn chải quay theo thực hiện chức năng đánh sạch bụi bẩn và đánh lớp keo trên bề mặt giày. Trên cơ sở này HS có thể chế tạo nên các loại máy hút bụi, máy sấy tóc. ❖Chủ đề STEM “Đèn ngủ từ cổng sạc điện thoại” Đèn ngủ từ cổng sạc điện thoại Từ các dây sạc điện thoại đã qua sử dụng HS có thể tận dụng để đểchế tạo ra những chiếc đèn ngủ tiện lợi với nguồn cung cấp là các máy biến áp chính là các cục sạc điện thoại. ❖Chủ đề STEM mô hình truyền tải điện năng Mô hình truyền tải điện năng Mô hình này giúp HS có hai tác dụng khi thực hiệndạy học bài 16. Truyền tải điện năng. Máy biến áp –SGK Vật lý 12: - Cho HS thấy được hệ thống truyền tải điện năng trong thực tế. - Tác dụng của việc sử dụng máy biến áp trong truyền tải điện năng so với việc không sử 42 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

45. dụng máy biến áp. * Mạch 1: Dòng điện được lấy từ nguồn xoay chiều 6V (nhà máy điện) qua hệ thống đường dây tải điện có điện trở 10đi trực tiếp đến bóng đèn (nơi tiêu thụ). * Mạch 2: Dòng điện xoay chiều từ nguồn xoay chiều 6V (nhà máy điện) qua biến áp 1 để tăng điện thế từ 6V-> 220V qua hệ thống đường dây tải điện có điện trở 10đến biến áp 2 để hạ thế từ 220V-> 6V và đến bóng đèn (nơi tiêu thụ). ❖Chủ đề STEM mạch hạ áp AC 220- DC 12 V không dùng máy biến áp Mạch hạ áp 220 AC thành DC 12 V Trong thực tế nhiều đồ dùng trong gia đình có công suất nhỏ hoạt động với dòng điện 1 chiều. Dòng điện sinh hoạt trong gia đình là dòng điện xoay chiều. Sau khi HS thiết kế và chế tạo sản phẩm STEM mạch hạ áp 220 AC thành DC 12 V sẽ giúp HS biết được cách thức chuyển dòng điện xoay chiều về dòng điện một chiều qua đó HS hiểu rõ hơn các linh kiện điện tử như tụ điện, điôt trong các mạch điện tử. Lưu ý: Tuyệt đối không được sờ tay vào đầu mạch vì dòng vào nối với nguồn điện xoay chiều có điện áp cao nên gây giật, cẩn thận an toàn khi chế tạo. 43 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

46. ❖ChủđềSTEM “Xe chạy năng lượng mặt trời” Ngày nay, năng lượng sạch - năng lượng mặt trời đã đưa vào ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống, góp phần bảo vệ môi trường, bảo vệ Trái Đất. Vậynăng lượng mặt trời lấy từ đâu ? Khi lắp ráp sản phẩm "Xe năng lượng mặt trời" sẽ cho HS thấy được pin năng lượng mặt trời cókhả năng biến đổi quang năng thành điện năng dựa trên nguyên lý phát ra các electron của tế bào quang điện khi được chiếu sáng. Pin quang điện (pin năng lượng mặt trời) được làm từ các tế bào quang điện. Bề mặt diện tích càng lớn, tấm pin quang điện càng thu được nhiều quang năng, và chuyển hóa thành nhiều điện năng Thí nghiệm trong sản phẩm: Tấm pin mặt trời sẽ chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng làm quay bánh xe. Hãy điều chỉnh hướng tấm pin về phía ánh sáng mặt trời để có đủ năng lượng. Đồchơi xe năng lượng mặt trời ❖ChủđềSTEM đèn cảm ứng tựđộng mở và tắt Đèn cảm ứng tựđộng mở và tắt là một trong những thiết bịcó tính năng tiết kiệm điện thông minh và có thể báo động phòng chống trộm được nhiều gia đình lựa chọn. Sau khi học xong chủ đề, HS có thể tự lắp ráp thành một bóng đèn cảm ứng tựđộng mở và tắt phục vụcho gia đình mình. Đồng thời hiểu thêm một số kiến thức về cảm biến thân nhiệt, cảm biến chuyển động. Có thể nhận biết được người đi vào tự động mở và tựđộng tắt khi không còn người sau 30 giây. 5. Kết quả thực nghiệm sư phạm Đểđánh giá kết quả học tập sau khi tổ chức dạy học các chủđề STEM chúng tôi chọn 2 khối 11, 12 tiến hành thực nghiệm với 2 lớp đối chứng 44 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

47. 11T2,12A2 và 2 lớp thực nghiệm 11A2 và 12A3 có trình độ học lực tương đương nhau. Sau khi sử dụng đề tài vào thực nghiệm giảng dạy, chúng tôi tiến hành khảo sát HS qua một bài kiểm tra 15 phút. Nội dung của bài kiểm tra là kiến thức phần các loại máy điện thuộc chương trình SGK Vật lý lớp 12 và các nội dung kiến thức các bài từ bài 7- bài 9 thuộc chương trình SGK Vật lý 11 (có phụ lục kèm theo) chúng tôi thu được kết quảnhư sau: Bảng khảo sát kết quả học tập của HS sau thực nghiệm Lớp đối chứng Lớp 11T2 Lớp 12A2 Số lượng (em) (em) 0 0,0 0 0 0,0 0 0 0,0 0 1 2,5 0 4 10,0 3 4 10,0 7 10 25,0 8 11 27,5 10 9 22,5 8 3 7,5 4 10 0 0,0 0 Tổng 42 100 40 Qua quan sát quá trình học tập của HS ở cáctiết học thực nghiệm và đối chứng,kết quả của bài kiểm tra 15 phút, chúng tôi nhận thấy việc dạy học các bài học phần điện học Vật lý 11, 12 theo định hướng STEMcó hiệu quả hơn hẳn so với tiết dạy thông thường về điểm số học tập, chất lượng và không khí giờ học. Điểm Lớp thực nghiệm Lớp 11A2 Số lượng (em) 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0 0 0,0 8 20,0 14 35,0 10 25,0 6 15,0 2 5,0 40 100 Lớp 12A3 Số lượng (em) 0 0 0 0 0 0 4 12 11 8 3 38 Tỉ (%) lệ Tỉ lệ (%) Tỉ lệ (%) Tỉ lệ (%) Số lượng 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0,0 0,0 0,0 0,0 7,5 17,5 20 25 20 10 0,0 100 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 10,5 31,6 28,9 21,1 7,9 100 6. Một số kết quảđạt được khi tổ chức dạy học các chủđề STEM phần điện học Vật lý 11,12 tại trường phổ thông Sau khi đề xuất xây dựng được 15 chủđề dạy học STEM phần điện học Vật lý 11, 12 THPT, bằng nhiều hình thức khác nhau như tổ chức thành các câu lạc bộ, sinh hoạt ngoại khóa ngoài giờ lên lớp, lồng ghép trong các tiết học lý thuyết, thực hành, tổ chức dạy học dự án chúng tôi đã tiến hành triển khai dạy 45 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

48. học một số chủđềở một số lớp 11,12 tại trường THPT Lê Viết Thuật (trong đó có 04 chủđề dạy học STEM như đã giới thiệu cụ thể) và thu được những kết quả nhất định sau: Đối với nhà trường: Góp phần vào phong trào thi đua đổi mới phương pháp, sáng tạo trong dạy học. Nhiều GV được nâng cao hiểu biết nhất định về giáo dục STEM và vận dụng giáo dục STEM vào dạy học bộmôn đểthu được hiệu quả. Năng lực tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM của GV sau khi dự giờ các tiết học này cũng được nâng lên. GV đã hiểu rõ hơn cách thiết kế và tổchức dạy học theo định hướng này. Đối với các lớp đã triển khai dạy học STEM: Được sựđồng ý của BGH trường, chúng tôi đã triển khai giáo dục STEM từnăm học 2018 – 2019. Riêng trong năm học 2019 –2020 chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm sư phạm tìm hiểu HS và thực trạng giáo dục STEM, từđó có các hình thức tổ chức dạy học chủđề STEM phù hợp ở hai lớp 11A2, 12A3 để kiểm tra kết quả nghiên cứu của đề tài trong thời gian từ tháng 11/2019 đến tháng 01/2020. Kết quả bài kiểm tra 15 phút có kiến thức chương 2 “Dòng điện không đổi” và chương 3 “Dòng điện xoay chiều” cho thấy các lớp thực nghiệm sau khi được học chương “Dòng điện không đổi” đối với HS lớp 11A2 và “Dòng điện xoay chiều” đối với HS lớp 12A3 cao hơn hẳn so với các lớp đối chứng cùng trình độ. Trong các giờ học STEM, HS lớp thực nghiệm cũng tích cực, hào hứng xây dựng bài, các năng lực như hợp tác, giao tiếp, sáng tạo, giải quyết vấn đề, sử dụng công nghệ thông tin… đặc biệt các năng lực đặc thù môn Vật lý như năng lực thực nghiệm được phát triển mạnh mẽ. Qua triển khai, chúng tôi thu được một số sản phẩm dùng làm mô hình dạy học hoặc để HS các khóa sau tham khảo, tạo hứng thú học tập cho các em. Mặt khác, qua các tiết dạy học theo chủđề STEM, nhiều HS thực sựđam mê, thích tìm tòi, sáng tạo, hiểu rõ nguyên lý, đưa ra nhiều ý tưởng hay, chế tạo ra nhiều sản phẩm lý thú, bổ ích. Trước mắt khi nhiều trường phổthông chưa trang bịđược cơ sở vật chất phục vụ cho dạy học STEM cũng như chưa có mô hình liên kết với các cơ sở đào tạo chuyên nghiệp về STEM thì việc triển khai dạy học môn Vật lý theo định hướng STEM thông qua các chủđề dạy học thật sự là một hướng đi phù hợp và hiệu quảđể từng bước đưa giáo dục STEM vào nhà trường. 46 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

49. KẾT LUẬN CHUNG 1. Ý nghĩa của đề tài Cung cấp một sốcơ sở lý luận cơ bản về giáo dục STEM, cách thức xây dựng các chủđề STEM, tổ chức dạy học các chủđề STEM ởtrường trung học và những cơ sở thực tiễn về thực trạng tổ chức dạy học STEM ở một sốtrường THPT trên địa bàn thành phố Vinh, từđó tìm hiểu đặc điểm tình hình HS trường THPT Lê Viết Thuật để thấy được tính cấp thiết của đề tài. Đề xuất được hệ thống 15 chủđề dạy học STEM phần điện học Vật lý 11, 12. Trong đó có 10 chủđềSTEM cơ bản có thể áp dụng trực tiếp để dạy học một số bài học chương “Dòng điện xoay chiều” và “Dòng điện không đổi” SGK Vật lý 11,12 hiện hành giúp HS tiếp cận các kiến thức lý thuyết kỹ thuật vốn trừu tượng, khô khan trở nên dễ hiểu, gần gũi bởi quá trình trải nghiệm được thực hành trên các sản phẩm. Đặc biệt với 05 chủđề STEM mở rộng giúp HS bước đầu sáng tạo và tiếp cận gần hơn với khoa học, công nghệ, khơi nguồn cho niềm đam mê khoa học cho các nhà sáng chế trẻ. Mặc dù đềtài đang triển khai ở mức độ dạy học các môn khoa học theo phương thức STEM, những chủđềSTEM được đề xuất và thực hiện còn ở góc độđơn giản, các sản phẩm HS tạo ra có thể không hoàn mới với xã hội nhưng có tính mới với HS nên bước đầu đã tạo ra sựthay đổi về cách học, lối tư duy, nhận thức của HS về bộ môn Vật lý nói riêng và các môn Khoa học tự nhiên nói chung. Bởi vì mục đích chính của các chương trình giáo dục STEM không phải đểđào tạo ra các nhà khoa học, nhà toán học, kỹsư mà chính là sự truyền cảm hứng trong học tập, thấy được mối liên hệ giữa các kiến thức và nhận thức được tầm quan trọng của các kiến thức STEM ảnh hưởng đến thế giới và sự phát triển của xã hội thực tại, tương lai. Các chủ đề STEM phần điện học được xây dựng để tổ chức dạy học môn Vật lýmang lại những hiệu quả nhất định.Những kiến thứcvề kỹ thuật máy móc hay điện từ…được cho là “khó hiểu”, “khó nhớ”, “khó hình dung”được minh họa bằng các ví dụ thực tế trở nên dễ nắm bắt, và song song với việc học kiến thức mới, HScó điều kiện tham gia vào các hoạt động thực hành để có được trải nghiệm sáng tạo trong thực tế, từ đó sẽ hiểu sâu hơn, nhớ lâu hơn những kiến thức đã học. Sau khi thực hiện đề này nhiều sản phẩm đãđược HS chế tạo bằng sự sáng tạo của mình, để phục vụ những nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống. Chính những việc làm này đã bồi dưỡng cho các em ý thức tự học, tự tìm tòi, sáng chế, đây là một trong mục tiêu quan trọng trong dạy học mà giáo dục đang hướng tới. Như vậy có thể kết luận rằng giáo dục STEM đãmang lại những lợi ích thiết thực cho HS. STEM học 1 được 4 vì chỉ với 1 mô hình học nhưng HS có thể học được các môn học khác nhau: Toán, Khoa học, Công nghệđan xen và bổ trợ cho nhau như một khối thống nhất. HSsẽ thấy được sự liên quan của các môn học khác nhau. Giúp các em có được một bức tranh tổng thểvề kiến thức các môn học. 47 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/

50. STEM mang lại cho HSphát triển kỹ năng sáng tạo, kích thích trí tưởng tượng, tập tính kiên nhẫn, khả năng làm việc nhóm, khả năng lãnh đạo, thuyết trình trước đám đông, tự giải quyết vấn đề, tư duy máy tính,phát triển ngôn ngữ. Các chủ đề STEM thực hiện bằng phương pháp dạy học dự án và tình huống thực tếlàm cho HS thấy được lý thuyết khoa học gắn với đời sống của mình và thế giới xung quanh.Tạo môi trường học tập sinhđộng, cởi mở, rút ngắn khoảng cách giữa thầy và trò. STEM mang đến sự thú vị, tươi mới trong phương pháp giảng dạy thông qua các câu chuyện, nhiệm vụ, ngày càng kích thích sự sáng tạo vô hạn vốn đã có sẵn trong các em. Từ đó, các emcó thể ứng dụng những nguyên lý đã học trong những sản phẩm thật sự ngoài đời. Nhờ đó kiến thức được lưu lại lâu hơn và có ý nghĩa hơn đối với tất cả HS. HScó thể thỏa chí thể hiện suy nghĩ, sự tưởng tượng phong phú của mình. Những HStheo học STEM đều có những ưu thế nổi bật như: kiến thức khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học chắc chắn, khả năng sáng tạo, tư duy logic, hiệu suất học tập và làm việc vượt trội và có cơ hội phát triển các kỹ năng mềm toàn diện hơn mà không hề gây cảm giác nặng nề, quá tải đối với HS. Với những kết quảđem lại khi thực hiện đềtài này đã cho chúng tôi thấy rằng việc dạy học Vật lý theo định hướng STEM trong giai đoạn hiện nay là rất cần thiết và phù hợp, bằng trình độ và sự tâm huyết đối với nghề chúng tôi tin rằng mọi GV đều có thể thực hiện được hình thức dạy học Vật lý này một cách có hiệu quả vì chỉ với hình thức giáo dục STEM, môn Vật lý mới thể hiện được những đặc thù riêng biệt của nó là một môn khoa học thực nghiệm. 2.Hướng mở rộng của đề tài Khai thác các chủđề dạy học STEM ởcác phân môn khác như cơ học, nhiệt học, quang học và một số phần khác của Vật lý để phục vụ dạy học hiệu quả các bài học thuộc chương trình Vật lý THPT. Các chủđề STEM có phạm vi kiến thức rộng tạo thành các tổ hợp STEM (một chủđề STEM có thể tạo ra nhiều sản phẩm) để gắn kết các đơn vị kiến thức các bài học trong chương trình bộ môn. Phát triển các chủđề STEM mở rộng nhiều kiến thức liên ngành với mục đích là sau khi thực hiện được các đề tài này HS có những nhận thức cao hơn không chỉ về bộ môn Vật lý mà các phát triển tư duy và củng cố kiến thức các môn khoa học, Toán, Công nghệ, Tin học. Các sản phẩm STEM tạo ra sau mỗi chủđề có tính ứng dụng cao trong thực tiễn, gắn liền với các vấn đề cấp bách của xã hội như chống ô nhiễm môi trường, vấn đề về thiên tai, sử dụng và tái tạo các nguồn năng lượng trong tựnhiên…. Xây dựng các chủđề STEM theo hướng phát triển năng lực hướng nghiệp của HS như: chủđề STEM ngành kỹ thuật dân dụng và công nghiệp, chủđề STEM ngành kỹ thuật giao thông, chủđề STEM ngành cơ khí điện, điện tử, ngành năng lượng. Trong mỗi chủđề STEM nghiên cứu, đề xuất các biện pháp giảng dạy hiệu quả, phù hợp. Tiến tớitổ chức dạy học STEM theo cấp độ Robotics bởi vì đây mới chínhlà các môn học điển hình cho dạy học STEM. Thông qua việc lập trình và lắp ráp robot, HS có thể học được nguyên lý cơ bản về lập trình và các 48 https://sangkienkinhnghiemlop5.com/